Tenký transparentný film nepohlcuje takmer žiadne viditeľné svetlo, no napriek tomu bez využitia elektriny eliminuje teplo z takmer akéhokoľvek povrchu. Materiál by sa mohol vďaka jeho vynálezcom z University of Colorado stať lacnou náhradou za nákladnú klimatizáciu, na ktorú sa dnes musia obyvatelia domov, či kancelárskych priestorov spoliehať.

Ako uviedli tvorcovia produktu tento týždeň v časopise Science, podľa odhadov by malo 20 štvorcových metrov filmu umiestneného na hornej časti priemerného amerického domu udržať vnútornú teplotu na dvadsiatich stupňov, aj keď je vonku približne 37 stupňov.

Dobré žiarenie

Nový vynález využíva proces radiačného chladenia. Aj keď si to totiž neuvedomujeme, bežné materiály ako betón, kov, či asfalt, ba dokonca aj ľudské telo pohlcujú počas dňa viditeľné a blízke infračervené svetlo zo Slnka.

Táto energia prebúdza molekuly, ktoré sa ohrievajú a spätne vydávajú energiu v podobe fotónov s dlhšími vlnovými dĺžkami, typickými pre stredné rozhranie infračerveného spektra. Vďaka tomu sa, najmä v noci, môžu materiály ochladzovať, aj keď neabsorbujú viditeľné svetlo, no stále vyžarujú infračervené fotóny.

Vedci sa už dlhšie snažili takéto pasívne chladenie využiť a vytvoriť materiál, ktorý by pohlcoval čo najmenej svetla, ale aj naďalej vydával strednovlnové infračervené svetlo.
Jeden z vynálezcov fólie, materiálový vedec No Yin, vedel, že sa guľové objekty správajú ako malé rezonančné komory. Ako keď gitarový reproduktor podporuje zvukové vlny na určitej frekvencii, aby sa odrážali tam a späť.

Napadlo ho preto využiť drobné sklenené guľôčky ako súčasť fólie. V priemere pritom majú len asi osem mikrometrov, čo je o niečo málo viac ako meria červená krvinka. Guličky vo fólii pôsobia ako výkonné infračervené rezonátory, a zároveň teda silnejšie infračervené žiariče.

Potiahli ich zrkadlom

Vedci zmiešali sklený prach, čiže spomínané guličky, s polymethylpentenolom, ktorý sa využíva na výrobu priehľadného plastu. Materiál sformovali do 30 centimetrov širokých pásov, ktoré potiahli tenkým povlakom zo zrkadlového striebra.

Keď je takýto materiál vystavený slnečným lúčom, strieborná vrstva odráža takmer všetko viditeľné svetlo a film absorbuje iba štyri percentá prichádzajúcich fotónov.

V danom momente ale film zároveň nasáva teplo z akéhokoľvek povrchu, ktorý prikrýva a vyžaruje pri tom spätnú energiu.

Vzhľadom na to, že niekoľko vzduchových molekúl absorbuje infračervené žiarenie, ho odošle do prázdneho priestoru bez toho, aby zahrialo okolitý vzduch a materiál.

Vďaka tomu ho ochladí až o desať stupňov Celzia.

Pridali guličky

Ešte v roku 2014 výskumníci zo Stanford University vytvorili vrstvený film skladajúci sa zo siedmich vrstiev oxidu kremičitého, teda skla, a oxidu hafničitého. Materiál odrážal skoro všetko svetlo, ktoré ho zasiahlo, a zároveň vyžaroval spomínane strednovlnové infračervené svetlo, ktoré schladilo prikrytú plochu o päť stupňov Celzia.

Napriek dobrému nápadu išlo o nákladný proces, ktorý vyžadoval využívanie technológie čistých miestností, teda nekontaminovaného prostredia, v ktorom sa napríklad bežne testujú farmaceutické látky. Vzhľadom na náklady by vo veľkom meradle projekt nefungoval dobre.

Výskum zverejnený v časopise Nature však pomohol práve vedcom z University of Colorado. Tí si všimli, že sa v pôvodnom materiáli infračervené fotóny odrážali tam a späť, čo podporovalo infračervené žiarenie. Vďaka nápadu s guličkami teraz tento proces zefektívnili.

Chcú tak chladiť aj solárne články

Podľa predpokladov by mal tento priekopnícky vynález dosahovať bežné náklady na výrobu potravinárskej fólie. Cena by sa v dolároch mala pohybovať okolo 50 centov za meter štvorcový.

Vedci už teraz pracujú na tom, ako technológiu využiť na chladenie vody, ktorá by sa následne využívala na ochladzovanie veľkých budov. Takto by bolo možné „klimatizovať“ napríklad elektrárne, ktorým by to ušetrilo nemalé finančné prostriedky.

Okrem domov by mohla byť fólia využívaná aj na pasívne chladenie elektroniky, ako je tomu napríklad v prípade solárnych článkov, ktoré sú najúčinnejšie pri nižších teplotách.

Predbežné výsledky štúdie sú veľmi sľubné, no kým plastová fólia opustí priestory laboratórií, musí prejsť ešte mnohými testami. Vedci potrebujú vyskúšať dlhodobú trvanlivosť materiálu, ale aj to, ako môže na budovy vplývať keď je zamračené, či počas zimných mesiacov.