Folia celulozowa może pomóc w chłodzeniu samochodów i domów 

Podczas upałów pilnie potrzebujemy mniej energożernych metod chłodzenia. Potencjalnym rozwiązaniem tego – nomen omen – palącego problemu jest bierne chłodzenie radiacyjne w ciągu dnia (ang.: passive daytime radiative cooling). Jest to sposób oparty na zdolności powierzchni do odbijania światła słonecznego. 

Zimno bez prądu

PDRC umożliwia osiągnięcie temperatury o kilka stopni niższej od otaczającego powietrza, bez potrzeby zasilania elektrycznego lub korzystania z innych źródeł energii. Tego rodzaju powierzchnie chłodzące mogą być zamontowane zarówno w budynkach, jak i samochodach, co przyczyni się do efektu chłodzenia bez konieczności korzystania z klimatyzatorów lub innych energochłonnych metod.

Przeczytaj również:

Naukowcy z Uniwersytetu Cambridge w Wielkiej Brytanii pracują nad innowacyjną folią celulozową, która ma właściwości PDRC. Ten dwuwarstwowy materiał pochodzenia roślinnego staje się chłodniejszy pod wpływem bezpośredniego światła słonecznego. Co więcej, folie można obrabiać. Umożliwili to uzyskanie jasnych, opalizujących kolorów oraz różnorodnych tekstur, co znacznie ułatwi jej stosowanie w meblarstwie lub w motoryzacji.

Chłodzący papier

Podczas konferencji American Chemical Society Spring 2023 brytyjscy naukowcy przedstawili wyniki swoich badań. Wyjaśnili rolę celulozy jako jednego z niewielu naturalnych związków, które mogą stymulować efekt PDRC. Dr. Qingchen Shen, który przedstawił wyniki badań na spotkaniu, wyjaśnił, że choć obecnie opracowywane farby i folie mogą osiągnąć efekt PDRC, większość z nich jest biała lub ma lustrzane wykończenie. 

Jeśli ktoś chciałby użyć niebieskiej farby z efektem PDRC, napotkałby trudności. Kolorowe pigmenty, z definicji, pochłaniają określone długości fal światła słonecznego i odbijają tylko te kolory, które widzimy. To z kolei prowadziłoby do ogrzewania powierzchni, co sprawia, że uzyskanie niebieskiego koloru z właściwościami PDRC jest sporym wyzwaniem.

Aby rozwiązać problem ogrzewania, naukowcy skupili się na naturalnych strukturach, które mogą wywoływać efekt PDRC bez konieczności stosowania pigmentów. Dr Silvia Vignolini, główna badaczka tego projektu, odkryła, że nanokryształy celulozy pochodzenia roślinnego mogą posłużyć do produkcji opalizujących, kolorowych folii bez konieczności dodawania pigmentów. 

Zespół badawczy Vignolini postanowił dodać drugą warstwę do folii, używając białego materiału wykonanego z etylocelulozy. W rezultacie powstała kolorowa folia o właściwościach PDRC. Po wystawieniu na bezpośrednie działanie promieni słonecznych materiał ten był o niemal 14 stopni Celsjusza chłodniejszy od otaczającego powietrza. Naukowcy stwierdzili, że największym wyzwaniem było sklejenie dwóch warstw celulozy. W efekcie można dostosować folie do standardowej linii produkcyjnej, umożliwiając masową produkcję tego innowacyjnego wynalazku.

Żegnaj klimatyzatorze

Wynalazek brytyjskich naukowców może zakończyć problemy ze zwiększonym zużyciem energii w miesiącach letnich. Wynika ono w dużej mierze z potrzeby ochłodzenia domów, mieszkań, przestrzeni biurowych czy przemysłowych. W ekstremalnych przypadkach latem może dochodzić nawet do przerw w dostawie prądu (tzw. blackout). Dzięki materiałom chłodzącym, które nie wymagają dostarczania energii elektrycznej, problem może przestać istnieć.

Źródła:

1. Alfonso Maruccia, „Techspot”, „Cellulose film could help cool cars and homes without electricity”, 2023
2. „Chemistry for life”, „Colorful films could help buildings, cars keep their cool”, 2023