Sıcak bir yaz gününde, beyaz giysiler güneş ışığını yansıttığı (emmediği) için öteki renklere nazaran daha soğuk hissettirir. Mavi yada siyah benzer biçimde öteki renkler, ışığı soğurdukları için ısınma etkisine maruz bırakılırlar. Araştırmacılar, renkli soğutma filmlerindeki bu ısınma tesirini önlemek için kelebek kanatlarındaki nanoyapılardan esin aldı.
Işığı absorbe etmeyen yeni filmler, canlı renk özelliklerini korurken, soğutma için ihtiyaç duyulan enerjiyi azaltmak için binaların, araçların ve ekipmanların dış cephelerinde kullanılabiliyor.
“Binalarda soğutma ve havalandırma için büyük miktarlarda enerji kullanılıyor ve elektrikli otomobillerde klimanın çalıştırılması sürüş mesafesini yarıdan fazla azaltabilir.” Çin’deki Shenzhen Üniversitesi’nden araştırma ekibi lideri Wanlin Wang dedi. “Soğutma filmlerimiz, enerji sürdürülebilirliğini ve karbon nötrlüğünü geliştirmeye destek olabilir”
Optica Publishing Group’un yüksek etkili araştırma dergisi Optica’da araştırmacılar, geliştirdikleri filmlerin renkli nesnelerin sıcaklığını ortam sıcaklığının ortalama 2 °C altına düşürdüğünü gösteriyor. Ek olarak tüm gün dışarıda bırakıldıklarında, filmlerin mavi versiyonunun geleneksel mavi otomobil boyasından ortalama 26 ℃ daha soğuk bulunduğunu da buldular. Bu, ortalama 1377 MJ/m senelik enerji tasarrufunu temsil eder.2 yıl başına.
“Yeni filmlerimizle istenilen renk, doygunluk yada parlaklık ne olursa olsun muhteşem soğutma performansı elde edilebiliyor” dedi Wang. “Sıcak havalarda rahat olan herhangi bir renkte giysiler oluşturmak için tekstillerde bile kullanılabilirler.”
Doğadan İlham Alındı
Mavi boyalı bir otomobil sarı ışığı soğurduğu ve mavi ışığı yansıttığı için mavi görünür. Emilen büyük miktardaki ışık arabayı ısıtır. Bununla beraber Morfo kelebekler, kanatlarının nano yapısına bağlı olarak yüksek oranda doygun mavi renklerini üretirler. Soğutma nanofilminin tasarımı, geleneksel boya benzer biçimde ışığı emmeyen canlı renkler üretmek için bu yapıları öykünmek eder.
Morpho’dan esin alan nanofilmlerini oluşturmak için araştırmacılar, titanyum dioksit ve alüminyum dioksitten yapılmış oldukça katmanlı bir malzemenin altına düzensiz bir araç-gereç (kaba buzlu cam) yerleştirdiler. Sonrasında bu yapıyı, tüm ışığı yansıtan, böylece güneş radyasyonunun soğurulmasını ve bu soğurmayla ilişkili ısınmayı önleyen gümüş bir katman üstüne yerleştirdiler.
Filmin rengi, oldukça katmanlı yapısındaki bileşenlerin ışığı iyi mi yansıttığıyla belirlenir. Mesela, mavi oluşturmak için, oldukça katmanlı araç-gereç sarı ışığı oldukça dar bir açı aralığında yansıtacak şekilde tasarlanırken, düzensiz yapı mavi ışığı geniş bir alana yayar.
Bu tür eylemsiz fotonik termal yönetim daha ilkin başarılmış olmasına karşın, geniş bir görüş açısı ve yüksek renk doygunluğunu korumak zor olduğundan yalnızca beyaz yada saydam nesnelerle kullanılmıştır.
Renkli Nesnelerin Eylemsiz Soğutması
“Geliştirdiğimiz katmanlı yapı yardımıyla eylemsiz soğutma yöntemini renksiz nesnelerden renkli nesnelere kadar genişletirken renk performansını da koruyabildik” dedi Wang. “Başka bir deyişle, mavi filmimiz geniş bir görüş açısı aralığında mavi görünüyor ve tüm ışığı yansıttığı için ısınmıyor. Ek olarak yapı optimize edilerek yüksek doygunluk ve parlaklık elde edilebilir.”
Yeni teknolojiyi kontrol etmek için araştırmacılar, Shenzhen Üniversitesi’nde hem kış hem de yazları sabah 9’dan akşam 4’e kadar çatı, otomobil, kumaş ve cep telefonu benzer biçimde yüzeylere yerleştirdikleri mavi, sarı ve renksiz filmler oluşturdular. Sıcaklığı ölçmek için termokupl sensörleri ve kızılötesi kameralar kullanarak, soğutma filmlerinin kışın yerleştirildikleri yüzeylerden ortalama 15 ℃ daha soğuk ve yazın ortalama 35 ℃ daha soğuk bulunduğunu buldular.
Araştırmacılar, gümüş filmi bir alüminyum filmle değiştirmenin, filmleri elektron ışını buharlaştırma ve magnetron püskürtme benzer biçimde ölçeklenebilir bir imalat yöntemiyle daha ucuz ve üretilebilir hale getireceğine dikkat çekiyor. Artık filmlerin soğuma ve renk performansını göstermiş olan araştırmacılar, mekanik ve kimyasal sağlamlık benzer biçimde öteki özellikleri incelemeyi ve optimize etmeyi planlıyorlar.
Kaynak: https://www.optica.org/en-us/
Source: www.azonano.com