کنترل دمای خانه ها به کمک پوشش هوشمند سقف
به گزارش سیناپرس، پژوهشگران دانشگاه برکلی نوعی پوشش ویژه سقف منازل ساخته اند که وقتی هوا گرم است، نور خورشید و گرما را منعکس کرده و به طور خودکار در زمستان خاموش شده و مصرف انرژی را هم برای گرمایش و هم برای سرمایش کاهش می دهد.
این سیستم هوشمند تابشی از طریق بیرون کشیدن تشعشعات حرارتی و گرما از ساختمان و سپس انتشار آن به آسمان عمل کرده و از آنجایی که اتمسفر نسبت به این طول موج ها شفاف است، گرما مستقیماً به فضا رفته و موجب کاهش قابل توجه دمای محیط می شود. گفتنی است پیش از این طراحان شهری از نسخه های دیگر سطوح بازتابنده مانند رنگ‌های فوق العاده سفید برای تابش نور خورشید و گرما استفاده کرده و تلاش می کردند ساختمان را خنک تر نگه دارند. در حالی که استفاده از رنگ سفید ممکن است برای خنک نگه داشتن منازل در تابستان به خوبی عمل کنند، ولی در زمستان نتیجه عکس داشته و باعث سرد شدن خانه ها 
می شدند. به گزارش سیناپرس، در این مطالعه جدید، پژوهشگران پوششی ایجاد کردند که می تواند به طور خودکار با سرد شدن هوا انرژی خورشید را جذب کرده و در تابستان ها به عکس عمل کند. آنها این ماده پوشش تابشی سازگار با دما را (TARC) نامیدند که کلید این فناوری ترکیب عجیبی به نام دی اکسید وانادیم (VO2) است.
در سال ۲۰۱۷، اعضای این تیم مطالعاتی یک خاصیت غیرمعمول در دی اکسید وانادیم را کشف کرده و دریافتند زمانی که دمای محیط به ۶۷ درجه سانتیگراد می رسد، این ماده جریان الکتریسیته را عبور داده اما گرما را هدایت نمی کند. این ویژگی به طور آشکار برخلاف قوانین فیزیک شناخته شده است.
این پوشش هوشمند به نوعی ساخته شده که وقتی هوا گرم می شود، نور حرارتی مادون قرمز را جذب و ساطع می کند اما زمانی که هوا خنک است، در برابر گرمای خورشید منعطف شده و به آن اجازه می دهد مستقیماً وارد بنای ساختمان شود.
این تیم پژوهشی، پوشش فوق را با استفاده از تکه‌های لایه نازک TARC به ابعاد دو سانتی متر مربع آزمایش و آن ها را با نمونه هایی از مواد تجاری سقف های تیره و سفید مقایسه کردند. در طول این مطالعه، تغییرات نور مستقیم خورشید و دما اندازه گیری شد.
نتایج به دست آمده نشان می دهد پوشش هوشمند فوق به طرز شگفت انگیزی خوب عمل کرد. بر اساس اندازه گیری ها، این پوشش زمانی که دمای محیط بالای ۳۰ درجه سانتی گراد باشد، تا ۹۰ درصد از گرمای ناشی از نور خورشید را به آسمان ساطع می کرد. هنگامی که هوا به زیر ۱۵ درجه سانتیگراد رسید، این پوشش قادر بود ۸۰ درصد انرژی خورشید را جذب و به ساختمان منتقل کند.
به گزارش سیناپرس، با استفاده از داده های جمع آوری شده، این تیم شبیه سازی کرد که چگونه پوشش هوشمند آن ها در طول سال در ۱۵ منطقه آب و هوایی مختلف عمل می کند. پژوهشگران تخمین می زنند این پوشش می تواند تا ده درصد در مصرف انرژی خانوار تاثیر داشته باشد.
محققان همچنین می گویند که TARC می تواند به عنوان یک ماده تنظیم کننده دما برای اتومبیل ها، وسایل الکترونیکی، ماهواره ها و حتی چادرهای مسافرتی یا لباس استفاده شود. جالب اینجاست که یک تیم مستقل به تازگی پوشش مشابهی را برای شیشه و پنجره ها اعلام کرده است که از نانوذرات دی اکسید وانادیم به عنوان یکی از مواد فعال آن استفاده می کند.
شرح کامل این پژوهش و یافته های به دست آمده از آن در آخرین شماره مجله تخصصی Science منتشر شده است.
مترجم: نیروانا محمدحسینی
