新しいカラーフィルムは車や建物を大幅に冷却できる

新しいナノフィルムは、建物や車両の冷却に必要なエネルギーを大幅に削減できる可能性がある。

白い服が太陽を吸収するのではなく反射するため、他の色よりも涼しく感じるのと同じように、青や黒などの他の色は光を吸収すると熱くなります。 しかし、蝶の羽のナノ構造からインスピレーションを得た新しいカラー冷却フィルムは、鮮やかな色を加えながら、加熱効果のほとんどを排除することができます。

この新しいフィルムは光を吸収しないため、建物、車両、設備の外側に使用して、冷却に必要なエネルギーを削減できる可能性がある。

中国・深セン大学の研究チームリーダー、Guo Ping Wang氏は、「建物内では冷却と換気に大量のエネルギーが使用されており、電気自動車でエアコンを稼働させると航続可能距離が半分以下に減少する可能性がある」と述べた。 「当社の冷却フィルムは、エネルギーの持続可能性とカーボンニュートラルの推進に役立つ可能性があります。」

学術誌「Optica」に掲載された記事では、このフィルムが周囲の空気よりも約 2 °C 低い温度まで温度を下げると詳しく述べています。 さらに、研究者らは、一日中屋外に放置した場合、フィルムの青色バージョンが従来の青色の車の塗装よりも約 50°F (26℃) 低いことも発見しました。

このフィルムが建物に使用されれば、空調の使用量が減り、大幅なエネルギーの節約になるでしょう。

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「当社の新しいフィルムを使用すると、希望する色、彩度、明るさに関係なく、優れた冷却性能を実現できます」とワン氏は述べています。 「繊維製品に使用して、暑い気温でも快適なあらゆる色の服を作ることもできます。」

青い塗装を施した車が青く見えるのは、車を加熱する光を吸収するためです。 しかし、モルフォ蝶は、羽のナノ構造に基づいて飽和度の高い青色を生成します。 冷却ナノフィルムの設計はこれらの構造を模倣し、従来の塗料のように光を吸収しない鮮やかな色を生み出します。

モルフォにインスピレーションを得たナノフィルムを作成するために、研究者らは、二酸化チタンと二酸化アルミニウムで作られた多層材料の下に、無秩序な材料（粗い曇りガラス）を配置しました。 次に、この構造をすべての光を反射する銀の層上に配置し、太陽放射の吸収とその吸収に伴う加熱を防止しました。

フィルムの色は、多層構造内のコンポーネントが光をどのように反射するかによって決まります。 たとえば、青色を作り出すために、多層材料は非常に狭い範囲の角度で黄色の光を反射するように設計されており、一方、無秩序な構造が青色の光を広い範囲に拡散します。

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このタイプの受動的フォトニック熱管理は以前にも実現されていますが、広い視野角と高い彩度を維持することが難しいため、白色または透明なオブジェクトでのみ使用されてきました。

「私たちが開発した層状構造のおかげで、構造を最適化することで高い彩度と輝度を実現できます」と王氏は述べています。

新しい技術をテストするために、研究者らは青、黄色、無色のフィルムを作成し、深セン大学の屋外の屋根、車、布、携帯電話などに貼り付けた。 熱電対センサーと赤外線カメラを使用して温度を測定したところ、冷却フィルムは冬に設置した表面より約 27°F (15℃) 以上低く、室内では約 63°F (35℃) 低いことがわかりました。夏。

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研究者らは、銀フィルムをアルミニウムフィルムに置き換えることでフィルムのコストが下がり、拡張可能な製造方法で製造できるようになるだろうと指摘している。 フィルムの冷却性能と発色性能を実証したので、研究者らは機械的および化学的堅牢性などの他の特性を研究し、最適化する予定です。