В некоторых наиболее жарких региона мира, которые больше всего нуждаются в установке систем охлаждения, нередко отсутствует инфраструктура, необходимая для питания подобных устройств. Новая технология могла бы помочь в решении этой проблемы, поскольку она способна охлаждать сразу несколько объектов, не потребляя при этом электрическую энергию.

4-дюймовая (102 мм) четырехугольная модель охлаждающего устройства (слева) тестируется на крыше MIT. Справа для сравнения расположен модуль, использующий только испарительное охлаждение. Zhengmao Lu

Новая разработка Массачусетского технологического института, основана на результатах предыдущих исследований. Она совмещает радиационное охлаждение с относительно холодными испарительными экранными поверхностями нагрева. Система позволяет обеспечить снижение температуры окружающего воздуха до 19º F (10,5º C) и имеет форму панели, состоящей из трех слоев различных материалов.

Такие панели можно, разместить около объекта, который необходимо охладить. Например, над контейнером со скоропортящимися товарами, такими как продукты питания или лекарства. Согласно MIT, технология может "позволить безопасно хранить в условиях повышенной влажности продукты питания примерно на 40% дольше" или "втрое увеличить время безопасного хранения при относительно сухом воздухе". Кроме того, технология может быть использована для охлаждения воды, используемой в кондиционерах, что позволит им потреблять меньше энергии, работая с такой же эффективностью.

В качестве нижнего слоя системы используется зеркальный материал, который отражает поступающий солнечный свет. Благодаря чему инфракрасное излучение солнечных лучей не нагревает поверхность покрытия. В центре находится пористый гидрогель, состоящий в основном из воды. При нагревании жидкая вода превращается в пар, который поднимается в верхнюю часть конструкции.

Верхний слой представляет собой губкообразный аэрогель, состоящий из воздушных карманов, заключенных в полиэтиленовые полости. Через такой материал легко проходят как водяной пар, так и отраженные инфракрасные лучи, обеспечивая тем самым испарительное и радиационное охлаждение.

При этом аэрогель также служит изоляционным барьером, не позволяя окружающему теплу проникать к расположенному под ним предмету. К тому же, как и нижний слой, он хорошо отражает солнечные лучи. К сожалению, в настоящее время производство такого аэрогеля обходится довольно дорого. В рамках будущих исследований ученые планируют значительно сократить расходы на производство уникального материала.

По утверждению авторов проекта, "все остальные компоненты, используемые в системе, легкодоступны и относительно недороги". Обслуживание системы будет заключаться только в добавлении воды в гидрогель, что, как сообщается, "необходимо делать всего один раз в четыре дня в очень сухой и жаркой среде или один раз в месяц в более влажных регионах".

Авторы исследования - Чжэнмао Лу, Арни Лерой, Джеффри Гроссман, Эвелин Ванг, Ленан Чжан и Джатин Патил. Результаты работы описаны в докладе, недавно зарегистрированном в научном издании Cell Reports Physical Science.

Источники:MIT, journal Cell Reports Physical Science.

1. (https://news.mit.edu/2022/passive-cooling-off-grid-0920)
2. (https://www.cell.com/cell-reports-physical-science/fulltext/S2666-3864(22)00362-9)