Η σχετική μελέτη
προτείνει ότι το νέο μείγμα πολυμερών θα μπορούσε να βελτιώσει σημαντικά την
ενεργειακή απόδοση για την ψύξη εσωτερικού χώρου.
Η ψύξη των
κτιρίων είναι μια ιδιαίτερα σημαντική λειτουργία κατά τη διάρκεια των θερμών
μηνών, αλλά ο κλιματισμός ⎯ , όταν και εάν είναι διαθέσιμος, ⎯ αντιπροσωπεύει ήδη το 7% της παγκόσμιας χρήσης ενέργειας και το 3% των εκπομπών άνθρακα.
Με τις
θερμοκρασίες να φτάνουν σε υψηλά επίπεδα ρεκόρ και τα κύματα καύσωνα να
αυξάνονται πιο συχνά παγκοσμίως, η ανάγκη για πιο αποτελεσματικούς τρόπους για
τον έλεγχο των εσωτερικών θερμοκρασιών έχει γίνει πιο επιτακτική.
Ένας τρόπος για
να μετριαστεί το πρόβλημα είναι να επικαλυφθούν τα παράθυρα με υλικά που
κρατούν τη θερμότητα έξω από το κτίριο, ενώ παράλληλα επιτρέπουν στο φως να εισέρχεται
κανονικά.
Μια τέτοια
κατηγορία υλικών είναι τα θερμοχρωμικά, αλλά οι υπάρχουσες επιλογές παραμένουν ακριβές
και με μικρή διάρκεια ζωής, καθιστώντας τις ασύμφορες για χρήση σε κτίρια και οχήματα.
Το νέο σύστημα
ανάμειξης αλατισμένων πολυμερών που αναπτύχθηκε από τους μηχανικούς του Rice
στο Εργαστήριο Νανοϋλικών με επικεφαλής τον Pulickel Ajayan ξεπερνά αυτές τις
προκλήσεις, επιτρέποντας δυνητικά τη μεγάλης κλίμακας ανάπτυξη θερμοχρωμικών ως
μια ενεργειακά αποδοτική τεχνολογία ψύξης εσωτερικού χώρου.
«Φανταστείτε ένα
παράθυρο που γίνεται λιγότερο διαφανές καθώς η μέρα ζεσταίνει, διατηρώντας τους
εσωτερικούς χώρους δροσερούς χωρίς να καταναλώνεται ενέργεια», είπε ο Sreehari
Saju, διδακτορικός φοιτητής και συν-επικεφαλής της μελέτης.
«Επιπλέον, η
θερμική απόκριση αυτού του υλικού ταιριάζει καλά με τις πραγματικές
περιβαλλοντικές απαιτήσεις. Πιστεύουμε ότι τα έξυπνα παράθυρα που
κατασκευάζονται από αυτό το υλικό θα μπορούσαν να μειώσουν σημαντικά την
κατανάλωση ενέργειας στα κτίρια, έχοντας απτό αντίκτυπο τόσο στο ενεργειακό
κόστος όσο και στο αποτύπωμα άνθρακα» πρόσθεσε ο ίδιος.
Οι ερευνητές
συνδύασαν πειραματικές μεθόδους με υπολογιστικές προσομοιώσεις για να
κατανοήσουν τη συμπεριφορά του υλικού κάτω από διαφορετικές περιβαλλοντικές και
αρχιτεκτονικές ρυθμίσεις.
«Διεξάγαμε
ολοκληρωμένα πειράματα για να χαρακτηρίσουμε τις ιδιότητες του υλικού, καθώς
και δοκιμές περιβαλλοντικής σταθερότητας και ανθεκτικότητας, δείχνοντας ότι το
μείγμα μας μπορεί να ξεπεράσει τα υπάρχοντα θερμοχρωμικά» δήλωσε ο κ. Anand
Puthirath.
Οι ερευνητές
συνέθεσαν το υλικό αναμειγνύοντας δύο πολυμερή με ένα είδος αλατιού. Βελτιστοποίησαν
τη σύνθεση για ομαλές μεταβάσεις μεταξύ διαφανών και αδιαφανών καταστάσεων με
διακυμάνσεις θερμοκρασίας. Τα ευρήματά τους δείχνουν ότι το νέο θερμοχρωμικό
μείγμα είναι εξαιρετικά αποτελεσματικό στη ρύθμιση της ηλιακής ακτινοβολίας και
αξιοσημείωτα ανθεκτικό, με εκτιμώμενη διάρκεια ζωής 60 ετών.
Η θερμοχρωμική συμπεριφορά του υλικού μελετήθηκε σε συνεργασία με την καθηγήτρια Yi Long και τη διδακτορική της φοιτήτρια, Shancheng Wang, από το Τμήμα Ηλεκτρονικής Μηχανικής του Κινεζικού Πανεπιστημίου του Χονγκ Κονγκ, Sha Tin.
