Это простой факт: температура ночью падает, и это может нанести ущерб посевам, оборудованию и инфраструктуре. Команда ученых создала новую пленку, которая селективно поглощает и отражает различные длины волн инфракрасного света, чтобы эффективно сохранять тепло объектов.
Атмосфера Земли прозрачна для определенных длин волн инфракрасного излучения (то есть тепловой энергии), а это означает, что они могут проходить насквозь и выходить в экстремально холодный космос. Это явление используется учеными, разрабатывающими системы радиационного охлаждения зданий, но также именно из-за этого явления за ночь на поверхности происходит такое резкое падение температуры.
Эти колебания температуры, а также последующие эффекты, такие как заморозки и роса, могут повредить посевы, линии электропередач и другое оборудование и инфраструктуру, оставленные незащищенными от непогоды. Для активного обогрева обычно используются обогреватели, которые потребляют энергию и могут оказывать большое воздействие на окружающую среду.
Но в новом исследовании ученые Китайской академии наук создали систему радиационного обогрева, которая работает пассивно. Команда создала нанофотонную пленку, которая избирательно отражает и поглощает свет разной длины, чтобы максимизировать теплоту того, на что она наложена. Ключевым моментом является отражение длин волн в диапазоне от 8 до 14 микрометров, для которых атмосфера прозрачна, и при этом поглощение волн в диапазонах от 5 до 8 и от 14 до 16 (диапазоны излучения).
Пленка была изготовлена из пяти ультратонких чередующихся слоев германия и сульфида цинка. Вместе эти материалы достигают коэффициента отражения 0,91 в прозрачном атмосферном диапазоне и коэффициента поглощения 0,7 в диапазоне радиационного излучения. В ходе испытаний на открытом воздухе пленка успешно сохраняла покрытую поверхность на 2,1°C теплее, чем поверхность, отражающая все длины волн, и на 4,4°C теплее, чем поверхность, поглощающая все длины волн.
Это может показаться проблемой, которую могли бы решить одеяла или другие простые покрытия, но команда утверждает, что этот метод гораздо более эффективен для защиты уязвимых поверхностей и объектов. Кроме того, если использовать этот метод на зданиях, он мог бы поддерживать в них комфортную температуру в течение ночи, сэкономив при этом приличную часть счетов за электроэнергию.
Исследование было опубликовано в журнале Light: Science & Applications.
Источник: Chinese Academy of Sciences via Tech Xplore.
