Wyobraź sobie świat, w którym budynki mogą się chłodzić same, bez potrzeby używania energii elektrycznej. To nie fantazja – to realność, dzięki przełomowemu odkryciu naukowców z Uniwersytetu Miejskiego w Hongkongu. Opisana w prestiżowym czasopiśmie „Science”, nowa ceramika do pasywnego chłodzenia radiacyjnego (PRC) może znacząco wpłynąć na efektywność energetyczną w sektorze budowlanym, przyczyniając się do walki ze zmianami klimatycznymi.
Nowa ceramika chłodząca
Nowo opracowany materiał, znany jako ceramika chłodząca, charakteryzuje się wysokimi parametrami optycznymi, umożliwiającymi chłodzenie bez użycia energii i czynników chłodniczych. Jego koszty, efektywność, trwałość i wszechstronność sprawiają, że jest on atrakcyjny do komercyjnego wykorzystania w wielu zastosowaniach, zwłaszcza w budownictwie.
Zastosowanie go w budynkach może znacząco obniżyć obciążenie cieplne i zapewnić stabilne działanie chłodzenia nawet w różnorodnych warunkach pogodowych. Profesor Edwin Tso Chi-yan z CityU, jeden z autorów publikacji, podkreśla, że PRC jest uważane za jedną z najbardziej obiecujących zielonych technologii chłodzenia. Pomaga ona w ograniczeniu zanieczyszczeń środowiska i zwalczaniu globalnego ocieplenia.
Jak to właściwie działa?
Zasadniczo, ceramika ta działa poprzez odbijanie światła słonecznego (aż 99,6%) i jednoczesne emitowanie ciepła w średnim zakresie podczerwieni, co pozwala na pasywne chłodzenie obiektów, na które została nałożona. Jest to możliwe dzięki wykorzystaniu korundu (tlenku glin), który charakteryzuje się wysokim współczynnikiem refleksji promieniowania słonecznego. Dodatkowo, dzięki strukturze porowatej, ceramika ta jest łatwa w produkcji i nie wymaga kosztownych ani skomplikowanych procesów technologicznych.
Największą zaletą materiału jest jej zdolność do zmniejszenia obciążenia cieplnego budynków, co przekłada się na mniejsze zapotrzebowanie na tradycyjne metody chłodzenia, takie jak klimatyzacja. To z kolei prowadzi do znaczących oszczędności energii (przekraczające 20%) i redukcji emisji szkodliwych gazów cieplarnianych. Dodatkowo cechuje ją stabilność chemiczna i wytrzymałość mechaniczna, dzięki czemu nadaje się do długotrwałych zastosowań zewnętrznych.
Ceramika chłodząca wykazuje superhydrofobowość (kąt zwilżania wyższy niż 150°C) przy ekstremalnie wysokich temperaturach, co umożliwia natychmiastowe rozprzestrzenianie się kropli i sprzyja szybkiemu wnikaniu w jej porowatą strukturę. Dzięki temu efektywnie przeciwdziała efektowi Leidenfrosta (dot. opóźnionego parowania cieczy), który utrudnia odparowanie i jest powszechny w tradycyjnych materiałach stosowanych w budownictwie. Warto dodać, że materiał można barwić.
Dalsze kierunki badań
Zespół badawczy nie poprzestaje na dotychczasowych osiągnięciach. Jego celem jest dalsze rozwijanie pasywnych strategii zarządzania ciepłem w celu zwiększenia efektywności energetycznej i promowania zrównoważonego rozwoju.
