Ερευνητές κατασκεύασαν ένα καινοτομικό υλικό επίστρωσης

Ερευνητές στις ΗΠΑ κατασκεύασαν ένα καινοτομικό υλικό επίστρωσης που μπορεί να καταστήσει περιττό ακόμη και το air condition, καθώς αφενός αντανακλά στο διάστημα τις ακτίνες του Ήλιου, αφετέρου τραβά θερμότητα από το εσωτερικό ενός χώρου και τη διαχέει στο εξωτερικό. Τα πειράματα έδειξαν ότι, ακόμη και σε μια ηλιόλουστη και ζεστή ημέρα, αν η στέγη ενός κτιρίου στρωθεί με αυτό το υλικό, η θερμοκρασία στο εσωτερικό του κτιρίου πέφτει κατά πέντε βαθμούς Κελσίου, χωρίς καμία άλλη μέθοδο ψύξης.

Πρόκειται για ένα πολύ λεπτό υλικό με διαδοχικά στρώματα, το οποίο αλληλεπιδρά με την ακτινοβολία του φωτός -ορατή και αόρατη (υπέρυθρη)- με ένα νέο τρόπο. Η ανακάλυψη έγινε από ερευνητές της Σχολής Μηχανικής του Πανεπιστημίου Στάνφορντ της Καλιφόρνια, με επικεφαλής τον ειδικό στη φωτονική, καθηγητή του τομέα ηλεκτρολόγων μηχανικών Σανχούι Φαν, που έκαναν και τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό “Nature”, σύμφωνα με το “Science” και τη βρετανική «Γκάρντιαν».

Το υλικό «δουλεύει» διπλά, καθώς καθρεφτίζει πίσω στο διάστημα σχεδόν όλη (το 97%) την εισερχόμενη απ’ έξω ηλιακή ακτινοβολία, ενώ ταυτόχρονα απορροφά από το εσωτερικό του κτιρίου την υπέρυθρη ακτινοβολία και τη στέλνει επίσης στο διάστημα. Το αποτέλεσμα είναι τα κτίρια να δροσίζονται πολύ καλύτερα και να χρειάζονται λιγότερο έως καθόλου αιρκοντίσιον, ανάλογα με τη θερμοκρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος.

Το υλικό έχει σχεδιαστεί έτσι, ώστε να είναι οικονομικά αποδοτικό και να μπορεί να επιστρωθεί σε μεγάλες επιφάνειες, κυρίως στις στέγες. Οι δημιουργοί του ευελπιστούν ότι η τεχνολογική καινοτομία τους, όταν εφαρμοστεί ευρέως στην πράξη, θα περιορίσει τη ζήτηση ηλεκτρικού ρεύματος, ιδίως το καλοκαίρι.

Η θερμότητα μεταφέρεται με τρεις τρόπους:

– μέσω αγωγής ή επαφής (γι’ αυτό καίγεται κανείς όταν ανοίγει τον καυτό φούρνο και τον αγγίζει χωρίς γάντια),
– μέσω μεταφοράς αερίων ή υγρών (γι’ αυτό νιώθει κανείς στο πρόσωπο ένα ζεστό ρεύμα αέρα μόλις ανοίγει τον φούρνο),

– μέσω αόρατης υπέρυθρης ακτινοβολίας (γι’ αυτό νιώθει κανείς μια ζέστη μπροστά από έναν κλειστό φούρνο, ακόμη κι αν δεν τον ανοίξει).

Οι ερευνητές φρόντισαν, ώστε να απομακρύνουν σε ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος (περίπου δέκα μικρομέτρων) την συσσωρευμένη υπέρυθρη θερμότητα από ένα κλειστό χώρο, προκειμένου αυτή η ακτινοβολία που διαφεύγει στο εξωτερικό, να διαπερνά την ατμόσφαιρα χωρίς να την θερμαίνει. Κάτι τέτοιο είναι αναγκαίο με δεδομένο το ήδη υπάρχον πρόβλημα του «θερμοκηπίου» και την κλιματική αλλαγή. «Είναι σαν να ανοίγεις ένα παράθυρο απευθείας στο διάστημα», όπως είπε ο Σανχούι Φαν.

To νέο υλικό, που έχει πάχος περίπου 2 εκατομμυριοστά του μέτρου, αποτελείται από επτά στρώματα διοξειδίου του πυριτίου και οξειδίου του χαφνίου, πάνω από ένα στρώμα αργύρου.

Δύο σημαντικές τεχνικές δυσκολίες μένουν να επιλυθούν, προτού καταστεί εφικτή η μαζική χρησιμοποίηση του νέου υλικού. Σε πρώτη φάση, το ζήτημα είναι με ποιό τρόπο θα επιτευχθεί η μεταφορά όλης της εσωτερικής υπέρυθρης ακτινοβολίας έως το υλικό επίστρωσης, έτσι ώστε μετά αυτό να τη διώξει έξω από το κτίριο. Οι μηχανικοί πρέπει να βρουν ένα τρόπο να στέλνουν όλη αυτή τη διάχυτη ακτινοβολία που βρίσκεται εγκλωβισμένη μέσα στο κτίριο, μέχρι την εξωτερική επίστρωση, προκειμένου μετά αυτή να αναλάβει να την στείλει στο διάστημα.

Το δεύτερο πρόβλημα αφορά τη δυνατότητα παραγωγής του υλικού σε πολύ μεγάλη κλίμακα, έτσι ώστε να καταστεί δυνατή η κατασκευή μεγάλων πάνελ επικάλυψης. Το υλικό έχει εκτιμώμενο κόστος 20 έως 70 δολαρίων ανά τετραγωνικό μέτρο και η εκτιμώμενη εξοικονόμηση ηλεκτρικού ρεύματος είναι περίπου 100 μεγαταβατώρες ετησίως για ένα τριώροφο κτίριο.