Revolučná adaptívna fólia dokáže budovy chladiť, hriať aj blokovať ich pred mikrovlnami

 

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• Inovatívna fólia reguluje teplotu a prepúšťa alebo blokuje mikrovlny.

• Vrstva s oxidom vanadičitým pohlcuje žiarenie a zohrieva povrch.

• Chladiaca strana fólie účinne odráža viac ako 90 % svetla.

Technický problém regulácie okolitej teploty doteraz spočíval v tom, že chladiace nátery slnečné svetlo odrážajú a hrejivé povrchy ho zase aktívne pohlcujú. Budovy a elektronické zariadenia však potrebujú reagovať na zmeny počasia a súčasne zvládať reguláciu elektromagnetických vĺn.

Výskumníci vyvinuli multifunkčnú fóliu inšpirovanú tučniakmi, ktorá funguje ako adaptívna koža a spája tepelnú reguláciu s moduláciou širokopásmových mikrovĺn. Riešením tohto vedeckého problému je architektúra s dvomi odlišnými stranami, z ktorých každá plní inú špecifickú funkciu.

Hrejivá strana fólie využíva tenkú vrstvu oxidu vanadičitého, ktorý mení svoje základné elektrické vlastnosti v závislosti od momentálnej povrchovej teploty. Pri zahriatí na teplotu 68 °C prechádza tento materiál z izolantu na vodič a jeho elektrický odpor klesne o 4 rády.

V tomto zmenenom fyzikálnom stave následne dokáže povrch absorbovať 94,5 % dopadajúcej slnečnej energie. Počas laboratórnych testov dosiahla táto zahrievacia vrstva teplotu 73 °C, čo predstavuje nárast o 52 °C nad štandardnou teplotou okolia. Vo vonkajšom prostredí sa materiál na slnku zohrial na 87 °C.

Opačná strana povrchu je navrhnutá na chladenie pomocou častíc oxidu kremičitého a poréznej štruktúry. Táto chladiaca plocha dokáže odraziť viac ako 90 % slnečného svetla a zároveň dosahuje 97,1 % emisiu v strednom infračervenom pásme.

V reálnom exteriéri tak táto strana povrchu dokáže udržať teplotu o 4 až 12 °C pod úrovňou okolia. Zmena elektrického odporu na hrejivej strane ovplyvňuje fyzikálne správanie prítomných mikrovĺn v pásme X v definovanom rozsahu od 8,2 do 40 GHz.

Pri izbovej teplote fólia prepúšťa okolité signály len s minimálnou stratou s dynamickou laditeľnosťou od 0,78 do 32,1 dB. Po jej zahriatí priepustnosť mikrovĺn klesne z pôvodných 83,6 % na 0,06 %, čím materiál poskytuje blokovanie elektromagnetického tienenia presahujúce úroveň 30 dB.

V praxi to znamená, že napríklad pripojenie Bluetooth za studena stabilne funguje, no po zahriatí povrchu sa prenos dát úplne zablokuje. Fólia má navyše hydrofóbne vlastnosti, čo pomáha udržiavať jej výkon v daždi a zabraňuje usadzovaniu nečistôt.

Pri vonkajšej teplote -6 °C v prostredí so slabým slnečným žiarením sa na nej ľad roztopí do 17,4 minút. Využitie chladiacej strany tohto materiálu v lete a hrejivej v zime môže podľa vedcov v budúcnosti znížiť spotrebu energie rôznych stavieb. Počítačové simulácie naznačujú predpokladanú energetickú úsporu 38,9 MJ na plochu 1 m² ročne.

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ: Tento adaptívny materiál môže budovám ušetriť množstvo energie a spoľahlivo blokovať rušivé elektromagnetické signály.

Zdroj: interestingengineering.com foto: ChatGPT