Shumë aplikacione të ndjeshme ndaj peshës si automjetet, elektronika dhe avionët kanë nevojë për një bojë ftohëse rrezatuese të hollë dhe të lehtë të bërë nga materiale nanoporoze. Megjithatë, arritja e reflektimit të lartë diellor në bojërat nanoporoze me shtresa të holla është një sfidë e madhe.
tëStudimi: Bojëra nanoporoze me shtresë të hollë të lehta dhe ultra të bardha gjashtëkëndore nitride bori për ftohje rrezatuese gjatë ditës. Kredia e imazhit: ilmarinfoto/Shutterstock.com
Një studim i fundit i botuar në revistën Cell Reports Physical Science trajton këtë çështje duke prodhuar një bojë nanoporoze të lehtë dhe ultra të bardhë duke përdorur nitrid bori gjashtëkëndor (hBN) për aplikimet e ftohjes rrezatuese gjatë ditës.
Ftohja me rreze: Vështrim i përgjithshëm dhe rëndësia
Sipas Departamentit të Energjisë të SHBA-së, ftohja e hapësirës përbën 6% të konsumit tipik të energjisë shtëpiake, sepse sistemet e ftohjes varen nga emetimet e konsiderueshme të karbonit për të gjeneruar energji. Ndërsa shumë vende po përpiqen të zgjidhin krizën klimatike, zhvillimi i teknologjive që mund të ndihmojnë në minimizimin e emetimeve të karbonit në të gjitha aspektet e jetës së përditshme është kritike.
Ftohja me rreze është një lloj ftohjeje pasive që reflekton rrezet e diellit direkte, lëshon nxehtësi rrezatuese në hapësirën e thellë nëpërmjet një dritareje transparente ndaj ajrit dhe eliminon nevojën për prodhimin e energjisë për të ulur emetimet e karbonit.
Ajri i kondicionuar tradicional shpërndan nxehtësinë nga pronat në ajrin përreth, kështu që nxehtësia mbetet në lagje dhe në planet. Ftohja rrezatuese, nga ana tjetër, shpërndan nxehtësinë drejt e në hapësirën e thellë, duke ulur efektin e ishullit të nxehtësisë dhe duke ftohur planetin.
Sfidat që lidhen me teknologjitë e ftohjes rrezatuese
Teknologjitë e ftohjes me rreze janë përmirësuar ndjeshëm gjatë viteve. Studimet e mëparshme kanë vlerësuar efikasitetin ftohës rrezatues të ngjyrave të ndryshme të bardha të aksesueshme gjerësisht, me disa që tejkalojnë 91% reflektim. Megjithatë, rritja e reflektimit diellor ishte për shkak të substratit metalik dhe jo vetë bojës.
Teknologjitë që nuk lyhen gjithashtu janë përdorur në disa aplikacione për të arritur ftohjen me rreze. Përveç efekteve specifike të ftohjes rrezatuese, filmat qeramikë reflektues të sinteruar të përbërë nga oksid alumini, hBN dhe nanogrimca të tjera janë përdorur për aplikime në hapësirën ajrore, duke arritur një reflektim spektral prej 87.5%.
Megjithatë, këto teknika kanë disa të meta, të tilla si kërkesa për një shtresë metalike, korniza të sofistikuara me shumë shtresa dhe një trashësi të lartë prej më shumë se 1 milimetër për të arritur reflektimin e nevojshëm diellor. Megjithëse filmat ftohës rrezatues përfshijnë përbërës polimerikë të ngjashëm me bojërat, ato nuk mund të lyhen, duke kufizuar zbatueshmërinë e tyre praktike.
Rëndësia e një bojë ftohëse rrezatuese të hollë dhe të lehtë
Bojërat ftohëse që mund të aplikohen duke përdorur një furçë të rregullt, rrotull ose metodë të lyerjes me spërkatje janë të dëshirueshme për shkak të thjeshtësisë dhe aftësisë së tyre për t’u aplikuar në sipërfaqe jo të sheshta. Prandaj, vitet e fundit ka pasur një ringjallje në teknologjitë e bojës ftohëse rrezatuese.
Megjithëse metodat e bojës nanoporoze kanë demonstruar performancë dhe komoditet të mirë, ato kanë nevojë për trashësi 300 mikrometra për të arritur 96% reflektim diellor në filmat bazë polimer nanoporoz dhe trashësi 400 mikrometër për të marrë reflektimin maksimal të regjistruar diellor prej 98,1% në bojën e sulfatit të bariumit.
Në krahasim, trashësia normale e bojës komerciale në makina është 120 mikrometër dhe 150-200 mikrometër në ndërtesa. Si rezultat, bojërat ftohëse rrezatuese optimale janë dukshëm më të trasha dhe më të rënda se bojërat industriale që përdoren aktualisht dhe mund të jenë shumë të rënda për shumë aplikacione thelbësore të ndjeshme ndaj peshës si makinat, tekstilet, avionët dhe aplikacionet hapësinore.
Prandaj, ekziston një nevojë urgjente për të prodhuar bojëra ftohëse rrezatuese me performancë të lartë, shumë më të holla dhe më të lehta.
Pikat kryesore dhe zhvillimet kryesore të studimit aktual
Në këtë studim, studiuesit krijuan një bojë nanoporoze hBN të hollë dhe të lehtë me reflektim të fortë diellor, spektra të emetimit të dritareve qiellore dhe ftohje të plotë të nënambientit gjatë ditës. Në trashësi të ulët të veshjes, performanca e ftohjes rrezatuese e bojës nanoporoze hBN e përgatitur siç është verifikuar u verifikua eksperimentalisht.
Bojëja nanoporoze hBN kishte një reflektim diellor prej 97,9% dhe një emetim të dritares qiellore prej 0,83 në një trashësi prej 150 mikrometrash. Këto janë vlera shumë konkurruese në krahasim me bojërat e prodhuara më parë me trashësi shumë më të madhe. Për më tepër, boja nanoporoze hBN demonstroi mbrojtje ndaj konsumit, viskozitet dhe rezistencë ndaj lagështirës të krahasueshme me standardet e industrisë në një pjesë të trashësisë së shtresës.
Testet në natyrë në bojën nanoporoze hBN zbuluan një ftohje sipërfaqësore prej 5-6°C nën temperaturën e dhomës. Këto gjetje mund t’i atribuohen formës së nanotrombociteve hBN dhe hendekut mjaft të madh elektronik të mbushësit hBN, i cili minimizon thithjen e UV-së, duke rezultuar në një indeks më të lartë thyerjeje dhe strukturë nanoporoze.
Bazuar në këto gjetje, është e arsyeshme të supozohet se boja nanoporoze hBN e lehtë dhe ultra e bardhë e zhvilluar në këtë studim mund të përdoret në shumë industri, si teknologjitë e avionëve, automobilave dhe pëlhurave.
Referenca
Felicelli, A. et al. (2022). Bojëra nanoporoze me shtresë të hollë të lehta dhe ultra të bardha gjashtëkëndore nitride bor për ftohje rrezatuese gjatë ditës. Raportet e Qelizës Shkenca Fizike. Në dispozicion në: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666386422003526?via%3Dihub