Радиационный охладитель, сделанный своими руками, разработан для использования в качестве

В конструкции холодильника, сделанного своими руками, используется лента Scotch® и алюминиевая фольга для охлаждения без использования электричества или хладагентов.

SPIE — Международное общество оптики и фотоники.

Изображение: Ученые разработали холодильник с нулевым выбросом углерода и энергии, в котором используется самый обычный предмет домашнего обихода — скотч.посмотреть больше

Фото: Джотирмой Мандал и Аасват П. Раман, Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе.

Термин «парниковый эффект» стал частью общественного лексикона несколько десятилетий назад благодаря продолжающимся дискуссиям об изменении климата. Природное явление, парниковый эффект, описывает, как солнечное тепло в виде радиации улавливается газами в атмосфере Земли. Но большое количество радиации все равно теряется в космическом пространстве, поскольку эти длины волн плохо поглощаются атмосферными газами. Эти длины волн представляют собой длинноволновое инфракрасное излучение (LWIR).

Использование этого природного явления для охлаждения объектов известно как пассивное радиационное охлаждение. Проще говоря, пассивное радиационное охлаждение предполагает размещение объекта под небом для снижения его температуры. Для обеспечения лучшего радиационного охлаждения было разработано несколько материалов, таких как краски и полимеры, но их сложно изготовить, и они имеют переменные характеристики.

Однако в недавнем исследовании, опубликованном в журнале «Фотоника для энергетики» (JPE), ученые из Инженерной школы Самуэли Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе разработали радиационный охладитель, сделанный своими руками (в просторечии DIY), сделанный из бытовых материалов, таких как скотч и алюминиевая фольга. . Устройство предлагается в качестве исследовательского эталона. «Наше устройство не только гибкое, надежное, масштабируемое и недорогое, оно также создано с использованием коммерчески доступных материалов. Это делает его привлекательным как удобный и воспроизводимый стандарт, обладающий избирательным эмиттансом для измерения других устройств и материалов», — говорит Аасват П. Раман, автор исследования.

И клей, и пластиковая пленка, используемые в ленте Scotch®, имеют химические связи, которые могут поглощать и излучать тепло в длинах волн LWIR, что делает их привлекательным выбором для пассивных радиационных охладителей. Исследовательская группа создала конструкцию, состоящую из двух слоев ленты на алюминиевой фольге. Затем они провели оптические измерения охладителя и обнаружили, что конструкция имеет умеренно избирательное инфракрасное излучение. «Селективность» здесь относится к доле тепла, потерянного из-за излучения LWIR в основном атмосферном окне, по сравнению с излучением на всех длинах волн. Они также протестировали альтернативную конструкцию с использованием серебра с напыленным покрытием, поскольку оно поглощает меньше солнечного излучения, чем алюминиевая фольга.

Они обнаружили, что ночью алюминиевая конструкция может снизить температуру на 7°C ниже температуры окружающей среды. Они также увидели, что серебряная конструкция с напыленным покрытием может обеспечить понижение температуры на 2-3°C в дневное время. Наконец, они протестировали первую конструкцию с полиэтиленовым конвекционным экраном (дополнительный слой для уменьшения поглощения тепла) и обнаружили, что они могут достичь падения температуры до 11°C. «Большое падение температуры, которого мы достигли, может быть в дальнейшем использовано для выработки электроэнергии посредством термоэлектрических процессов», — объясняет Джотирмой Мандал, другой автор корреспондента.

Возможно, наиболее важной частью исследования является его воспроизводимость. Широкая доступность и стабильность производства скотча 3M делают его надежным стандартом для термоохладителей. Алюминиевая фольга также легко доступна и имеет относительно постоянные свойства для разных марок. Эти факторы являются аргументом в пользу использования скотча и фольги в качестве стандартного образца для всех будущих конструкций термоохладителей. Четких границ классификации селективности теплового излучателя на данный момент также нет. Такая конструкция могла бы служить таким порогом.

Помощник редактора JPE Питер Бермел отмечает: «Эта работа представляет собой потенциально эффективный способ «демократизировать» радиационное охлаждение для широкого спектра недорогих приложений в исследовательских целях». Чтобы стимулировать его принятие в качестве стандарта, исследовательская группа разместила в Интернете данные своих обширных экспериментов по оптическим характеристикам конструкции.