Ein neues superdünnes Material kann Gebäude kühlen, ohne Strom zu benötigen, indem es Wärme direkt in den Weltraum strahlt, sagen Forscher.
Zusätzlich zu Kühlbereichen, die keinen Zugang zu elektrischem Strom haben, könnte das Material dazu beitragen, den Strombedarf zu senken, da die Klimaanlage fast 15% des Stromverbrauchs von Gebäuden in den USA ausmacht.
Das Herzstück des neuen Kühlers ist ein mehrschichtiges Material mit einer Dicke von nur 1,8 Mikrometern, das dünner ist als das dünnste Blatt Aluminiumfolie. Im Vergleich dazu ist das durchschnittliche menschliche Haar etwa 100 Mikrometer breit.
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Dieses Material besteht aus sieben Schichten Siliziumdioxid und Hafniumdioxid auf einer dünnen Silberschicht. Die Art und Weise, wie jede Schicht in ihrer Dicke variiert, macht das Material zu sichtbaren und unsichtbaren Lichtformen, die ihm kühlende Eigenschaften verleihen.
Unsichtbares Licht in Form von Infrarotstrahlung ist eine Schlüsselmethode, mit der alle Objekte Wärme abgeben. "Wenn Sie eine Infrarotkamera verwenden, können Sie sehen, dass wir alle im Infrarotlicht leuchten", sagte Shanhui Fan, Co-Autor der Studie, Elektroingenieur an der Stanford University in Kalifornien.
Eine Möglichkeit, dieses Material kühl zu halten, besteht darin, als hochwirksamer Spiegel zu dienen. Indem 97% des Sonnenlichts reflektiert werden, wird verhindert, dass sich alles, was es bedeckt, erwärmt.
Wenn dieses Material Wärme absorbiert, stellen seine Zusammensetzung und Struktur sicher, dass es nur sehr spezifische Wellenlängen der Infrarotstrahlung emittiert, die Luft nicht absorbiert, sagten die Forscher. Stattdessen kann diese Infrarotstrahlung die Atmosphäre verlassen und in den Weltraum gelangen.
"Die Kälte des Universums ist eine riesige Ressource, von der wir profitieren können", sagte Fan gegenüber Live Science.
Die Wissenschaftler testeten einen Prototyp ihres Kühlers an einem klaren Wintertag in Stanford, Kalifornien, und stellten fest, dass er selbst im Sonnenlicht auf fast 5 Grad kühler als die Umgebungsluft abkühlen könnte.
"Dies ist eine sehr neue und außerordentlich einfache Idee", sagte Eli Yablonovitch, ein Experte für Photonikkristalle an der University of California in Berkeley, der nicht an dieser Forschung teilgenommen hatte, in einer Erklärung.
Die Forscher schlugen vor, dass die Kosten und die Leistung ihres Materials im Vergleich zu anderen Dachklimaanlagen, beispielsweise solchen, die mit Strom aus Solarzellen betrieben werden, günstig sind. Das neue Gerät könnte auch mit diesen anderen Technologien zusammenarbeiten, sagten die Forscher.
Die Wissenschaftler warnten jedoch davor, dass ihr Prototyp nur einen Durchmesser von etwa 20 Zentimetern oder etwa die Größe einer persönlichen Pizza hat. "Wir skalieren jetzt die Produktion, um größere Muster herzustellen", sagte Fan. "Um Gebäude zu kühlen, muss man wirklich große Flächen abdecken."
Die Wissenschaftler haben ihre Ergebnisse am 26. November in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.
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Dieser Artikel wurde ursprünglich bei LiveScience hier veröffentlicht
