สารเคลือบโพลิเมอร์ที่ทำให้อาคารเย็นลง

วิศวกรได้พัฒนาโพลิเมอร์เคลือบภายนอกประสิทธิภาพสูง PDRC (การระบายความร้อนด้วยรังสีในเวลากลางวันแบบพาสซีฟ) โดยมีช่องว่างอากาศตั้งแต่นาโนเมตรไปจนถึงขนาดเล็กที่สามารถใช้เป็นอากาศเย็นที่เกิดขึ้นเองสำหรับหลังคา อาคาร ถังเก็บน้ำ ยานพาหนะ และแม้แต่ยานอวกาศ — อะไรก็ตามที่ทำได้ ทาสี พวกเขาใช้เทคนิคการแปลงเฟสโดยใช้สารละลายเพื่อให้โพลิเมอร์มีโครงสร้างคล้ายโฟมที่มีรูพรุน เมื่อสัมผัสกับท้องฟ้า สารเคลือบโพลิเมอร์ PDRC ที่มีรูพรุนจะสะท้อนแสงแดดและร้อนขึ้นเพื่อให้ได้อุณหภูมิที่ต่ำกว่าวัสดุก่อสร้างทั่วไปหรือแม้แต่สภาพแวดล้อม อากาศ.

ด้วยอุณหภูมิที่เพิ่มสูงขึ้นและคลื่นความร้อนที่รบกวนการใช้ชีวิตทั่วโลก โซลูชั่นการทำความเย็นจึงมีความสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ นี่เป็นประเด็นสำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในประเทศกำลังพัฒนา ซึ่งความร้อนในฤดูร้อนอาจรุนแรงและคาดว่าจะทวีความรุนแรงมากขึ้น แต่วิธีการทำความเย็นทั่วไป เช่น อากาศ เครื่องปรับอากาศ มีราคาแพง ใช้พลังงานมาก ต้องมีไฟฟ้าเข้าถึง และมักต้องใช้สารหล่อเย็นที่ทำลายโอโซนหรือทำให้เรือนกระจกร้อนขึ้น

ทางเลือกอื่นนอกเหนือจากวิธีการทำความเย็นแบบใช้พลังงานมากคือ PDRC ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่พื้นผิวเย็นลงเองโดยสะท้อนแสงแดดและแผ่ความร้อนไปยังบรรยากาศที่เย็นกว่า หากพื้นผิวมีค่าการสะท้อนแสงอาทิตย์ (R) สามารถลดการเพิ่มความร้อนของดวงอาทิตย์ได้ และ ด้วยอัตราการแผ่รังสีความร้อนสูง (Ɛ) สามารถเพิ่มการสูญเสียความร้อนจากการแผ่รังสีบนท้องฟ้าได้สูงสุด กปปส. จึงมีประสิทธิภาพมากที่สุด หาก R และ Ɛ สูงเพียงพอ แม้ว่าการสูญเสียความร้อนสุทธิจะเกิดขึ้นในดวงอาทิตย์ก็ตาม

การพัฒนาการออกแบบของ กปปส. ที่ใช้งานได้จริงนั้นเป็นสิ่งที่ท้าทาย: โซลูชันการออกแบบล่าสุดจำนวนมากมีความซับซ้อนหรือมีราคาแพง และไม่สามารถนำไปใช้หรือนำไปใช้อย่างกว้างขวางบนหลังคาและอาคารที่มีรูปร่างและพื้นผิวต่างกัน จนถึงตอนนี้ สีขาวราคาถูกและง่ายต่อการทาเป็นเกณฑ์มาตรฐานสำหรับ กปปส. อย่างไรก็ตาม สารเคลือบสีขาวมักมีสารสีที่ดูดซับแสงอัลตราไวโอเลตและไม่สะท้อนความยาวคลื่นของแสงแดดได้ดี ดังนั้นประสิทธิภาพจึงอยู่ในระดับปานกลางเท่านั้น

นักวิจัยของ Columbia Engineering ได้คิดค้นสารเคลือบโพลิเมอร์ PDRC ภายนอกประสิทธิภาพสูงที่มีช่องว่างอากาศขนาดนาโนเมตรถึงไมครอน ซึ่งสามารถใช้เป็นเครื่องทำความเย็นด้วยอากาศที่เกิดขึ้นเอง และสามารถย้อมและทาสีบนหลังคา อาคาร ถังเก็บน้ำ ยานพาหนะ และแม้แต่ยานอวกาศ — อะไรก็ได้ที่ทาสีได้ พวกเขาใช้เทคนิคการแปลงเฟสโดยใช้สารละลายเพื่อให้โพลิเมอร์มีโครงสร้างคล้ายโฟมที่มีรูพรุน เนื่องจากความแตกต่างของดัชนีการหักเหของแสงระหว่างช่องว่างอากาศและโพลิเมอร์โดยรอบ ช่องว่างอากาศในโพลิเมอร์ที่มีรูพรุน กระจายและสะท้อนแสงแดด โพลิเมอร์ทำให้ขาวขึ้นและหลีกเลี่ยงความร้อนจากแสงอาทิตย์ ในขณะที่การแผ่รังสีโดยธรรมชาติช่วยให้สามารถแผ่ความร้อนสู่ท้องฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ