ابداع پوشش‌هایی که دمای شهر‌ها را کاهش می‌دهند

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل ازادونس ساینس نیوز، پژوهشگران دانشگاه سیتی هنگ کنگ، پوششی ابداع کرده اند که نه تنها در گرمای طاقت فرسای تابستان، ساختمان‌ها را خنک می‌کند، بلکه به رنگ خاکستری شهری نیز می‌افزاید. این پوشش‌ها می‌توانند اتکای مردم را به دستگاه‌های تهویه مطبوع پر مصرف، کاهش دهند.

این دانشمندان می‌گویند پوشش‌های جدید آنها قابلیت خنک کنندگی زیرمحیطی را دارد، رنگ‌های آن قابل تنظیم است و راه را برای راه حل‌های خنک کننده پایدار و چشم نواز هموار می‌کنند.

این ماده‌ی دولایه از یک لایه پایه سفید و لایه بالایی با فلورسانس رنگی تشکیل شده است و که به گونه‌ای ترکیب می‌شوند که رنگارنگ به نظر می‌رسد و در عین حال به کاهش دما تا ۱.۵ درجه سانتیگراد زیر دمای محیط کمک می‌کند تا در نهایت به خنک نگه داشتن محیط زندگی ما در دنیایی که هر روز گرمتر می‌شود کمک کند.

برای قرن ها، مردم کشور‌های گرمسیری، ساختمان‌های خود را سفید، رنگ می‌کردند تا از گرما جلوگیری کنند. سطوح سفید بازتاب خورشیدی بالایی دارند، به این معنی که بخش بزرگی از نور خورشید که به آنها برخورد می‌کند را منعکس می‌کنند. راه حل‌های با تاثیر بالا، کم هزینه و کاملاً پایدار برای مدیریت دما‌هایی مانند این اهمیت فزاینده‌ای خواهند داشت.

مجریان این پژوهش می‌گویند فناوری «خنک کننده تابشی غیرفعال» در طول روز می‌تواند ساختمان‌ها را بدون مصرف انرژی اضافی خنک کند، که می‌تواند نگرانی‌های مربوط به بحران انرژی جهانی و تأثیرات زیست محیطی آن را برطرف کند.

استفاده گسترده از رنگی که موجب خنک شدن ساختمان‌ها می‌شود، در صورت کنترل مباحث زیبایی شناسی، می‌تواند سریع‌تر اتفاق بیفتد، اما رنگ معمولا، بازتاب نور را به چالش می‌کشد چرا که رنگ مقداری نور را جذب و در نتیجه جسم زیرین را نیز گرم می‌کند.

فناوری جدید با ترکیب دو ماده سفارشی به بازتاب بالا و رنگ‌های زیبا دست می‌یابد: فسفر، ماده‌ای که نور خورشید را جذب و دوباره آن را به صورت نور مرئی در رنگ‌های خاص منتشر می‌کند و میکروکره‌های دی اکسید سیلیکون.

پژوهشگران چینی می‌گویند فسفر نقش مهمی در ایجاد رنگ و تبدیل نور دارد. تابش نور خورشید به فسفر موجب می‌شود فوتون‌هایی با طول موج‌های طولانی‌تر ساطع شود که به ظاهر رنگ مورد نظر کمک کرده و در عین حال تولید گرما را به حداقل می‌رسانند.

میکروکره‌های دی اکسید سیلیکون که هر کدام ۲۰۰ برابر کوچکتر از نوک سوزن هستند، دو نقش را ایفا می‌کنند، نخست، بازتاب خورشیدی پوشش‌ها را بهبود بخشیده و دوم، آنها محیط الکترومغناطیسی اطراف فسفر‌ها را تغییر می‌دهند، که به آنها کمک می‌کند تا نور را سریعتر و کارآمدتر ساطع کنند؛ همه اینها عملکرد پوشش‌ها را برای خنک کردن افزایش می‌دهد.

خنک سازی محیط‌های شهری با خنک کننده تابشی

مناطق شهری به ویژه به دلیل پدیده‌ای موسوم به جزیره گرمایی شهری در معرض گرمای از حد هستند و به همین دلیل به استراتژی‌های خنک کننده مقرون به صرفه و پایدار نیاز دارند.

محققان می‌گویند با کاهش دمای سطح، به ویژه در ساختمان‌ها و زیرساخت‌های شهری، سرمایش غیرفعال می‌تواند به کاهش بار حرارتی کلی در مناطق شهری، بهبود آسایش حرارتی و کاهش نیاز به تهویه مطبوع کمک کند.

با این حال، قبل از آماده شدن این فناوری برای محیط شهری باید اقداماتی صورت پذیرد. در حال حاضر، یکی از موانع استفاده از این پوشش‌ها در موقعیت‌های واقعی، فقدان خاصیت ضد آب است، یک مشکل قطعی برای رنگ در فضای باز.

پژوهشگران معتقدند می‌توان از این پوشش‌ها در سطوح ساختمان، وسایل نقلیه و وسایل الکترونیکی استفاده کرد. یکی از مزایای این پوشش‌ها سازگاری آنها با سازه‌ها و مواد موجود است که معمولا در تولید استفاده می‌شود. آنها را می‌توان در بستر‌های مختلف، از جمله فلزات، پلاستیک و منسوجات، بدون نیاز به تغییرات قابل توجهی در فرآیند‌های ساخت، ادغام کرد.

افزایش رکوردشکن دما در سال‌های آینده مکرر، شدیدتر و طولانی‌تر خواهد شد. اقداماتی که ما برای کاهش و مدیریت تاثیر بر سلامت انسان انجام می‌دهیم نمی‌تواند به راه حل‌هایی تکیه کند که مشکل را تداوم می‌بخشد و نابرابری‌هایی مانند تهویه مطبوع را تشدید می‌کند.

شاید فناوری مانند این پوشش رنگی با قابلیت فلورسانس بتواند آینده را کمی روشن‌تر و خنک‌تر کند.

نتایج این تحقیقات در نشریه Advanced Optical Materials منتشر شده است.