حلاً لتوفير الطاقة على مدار العام.. تصميم طلاء جديد ملون يخفض فاتورة الكهرباء ويقلل الانبعاثات.. طبقتان طاردتان للماء تعملان في البيئات الرطبة والحارة

صمم العلماء في جامعة ستانفورد طلاءً جديدًا يمكن أن يساعد في تقليل اعتمادنا المتزايد على مكيفات الهواء والسخانات، يأتي في مجموعة من الألوان، وإذا تم استخدامه بشكل صحيح، فإنه يمكن أن يخفض بشكل خطير فواتير الكهرباء والانبعاثات.

الطلاء قادر على عكس ما يصل إلى 80% من ضوء الأشعة تحت الحمراء المتوسطة من الشمس، وهو ما يزيد 10 مرات عن الدهانات الملونة التقليدية.

عادةً ما يتم امتصاص ضوء الأشعة تحت الحمراء المتوسطة كحرارة على أسطح المباني. عند استخدامه على السطح الخارجي للمبنى، يحافظ الطلاء على الحرارة، ويمكن استخدامه في الداخل للحفاظ على الحرارة.

وعلى هذا النحو، يقول مطورو الطلاء إنه يوفر “حلاً لتوفير الطاقة على مدار العام” ويمكن استخدامه في مجموعة متنوعة من المناخات.

وعند اختباره في ظروف دافئة بشكل مصطنع، قلل الطلاء من كمية الطاقة اللازمة لتبريد المساحة المغلقة بنسبة 21 بالمائة تقريبًا. تم اختباره في ظروف باردة بشكل مصطنع، مما أدى إلى تقليل الطاقة اللازمة لتدفئة الفضاء بنسبة 36 بالمائة.

في جميع أنحاء المبنى بأكمله، يقدر الباحثون أن الطلاء يمكن أن يوفر 7.4% من الطاقة اللازمة لتدفئة أو تهوية أو تبريد مبنى سكني متوسط الارتفاع.

وهذا ليس بالأمر الهين، خاصة عندما نأخذ في الاعتبار أن المباني تساهم بحوالي 40% من إجمالي استهلاك الطاقة، والكثير من ذلك مخصص للتدفئة والتهوية وتكييف الهواء.

درجات الحرارة القصوى أكثر حدة وتكرارًا

في جميع أنحاء العالم، أصبحت درجات الحرارة القصوى أكثر حدة وتكرارًا مع تغير المناخ، وفي كثير من الحالات، تظل مكيفات الهواء هي الطريقة الأولى للتغلب على الحرارة.

وبحلول عام 2050، تشير بعض التقديرات إلى أن مكيفات الهواء سوف تجد طريقها إلى ثلثي المنازل في العالم، في حين أن هذه الأجهزة يمكن أن تنقذ الأرواح بلا شك، إلا أنها ليست الطريقة الأرخص أو الأكثر خضرة لتبريد المباني، مما يساهم في انبعاثات الكربون وتلوث الهواء وبالتالي تعريض الأرواح للخطر.

تساعد الدهانات والطلاءات الزجاجية الأخرى على عكس ضوء الأشعة تحت الحمراء المتوسطة، ولكن هذا الإصدار الجديد من جامعة ستانفورد ليس فقط أبيض أو فضي نقي. تشمل ألوانه المتنوعة الأبيض والأزرق والأحمر والأصفر والأخضر والبرتقالي والأرجواني والرمادي الداكن.

طبقتان طاردتان للماء وتعملان في البيئات الرطبة والحارة

الطلاء الجديد يتكون من طبقتين يتم تطبيقهما على التوالي، الأولى هي الطبقة السفلية العاكسة، والتي تحتوي على رقائق الألومنيوم الفضية، أما الطبقة الثانية فهي طبقة علوية شفافة تعمل بالأشعة تحت الحمراء، وتحتوي على جسيمات نانوية ملونة غير عضوية.

تم إنشاء هذا التصميم ذو الطبقة المزدوجة من قبل ليعكس أطوال موجية أخرى من الأشعة تحت الحمراء، لذا فهو ليس فريدًا تمامًا، على الرغم من أنه يبدو فعالاً تمامًا.

عند استخدامه على السطح الخارجي للمبنى، يمر ضوء الأشعة تحت الحمراء القادم من الشمس عبر الطبقة العليا من الطلاء ويرتد عن الطبقة السفلية التي تشبه المرآة، بهذه الطريقة، لا يمتص المبنى حرارة الشمس، والأفضل من ذلك أن هاتين الطبقتين طاردتان للماء وتعملان في البيئات الرطبة والحارة.

تقليل الطاقة والانبعاثات

يقول عالم المواد يي كوي من جامعة ستانفورد: “بالنسبة لكل من التدفئة وتكييف الهواء، يجب علينا تقليل الطاقة والانبعاثات على مستوى العالم لتحقيق أهدافنا المتمثلة في خفض الانبعاثات إلى الصفر”، مضيفا”كيفية تقليل التبادل الحراري بين أماكن المعيشة والعمل البشري والمناطق المحيطة بها تحظى بمزيد من الاهتمام، وهناك طلب على مواد جديدة لتعزيز العزل – مثل الأفلام منخفضة الانبعاثات للنوافذ”.

وتم نشر الدراسة في PNAS، ويواصل الفريق تحسين تقنيته ويأمل في تسويق الطلاء في المستقبل.

تابعنا على تطبيق نبض