Materiály, které vám pomohou ochladit váš domov bez klimatizace.

Mezinárodní výzkumný tým z USA, Číny, Singapuru a Švédska právě zveřejnil novou metodu pro navrhování materiálů schopných efektivněji regulovat teplotu.

Výzkum, publikovaný v časopise Nature , využívá technologii strojového učení k vývoji materiálů zvaných tepelné meta-zářiče, které dokáží regulovat způsob, jakým absorbují a uvolňují teplo. Cílem týmu je vytvořit materiály, které pomáhají snižovat teploty v budovách, a tím šetří energii, a potenciálně nacházejí uplatnění ve vesmíru.

Je možné ušetřit desítky tisíc kilowattů energie ročně.

FOTO: PEXELS

Termální nanofotonika , studium interakce mezi světlem a teplem v malém měřítku, slibuje pokrok v oblastech, jako jsou energetické technologie a termofotovoltaika. Navrhování těchto materiálů je však často náročné kvůli závislosti na metodě pokus-omyl, což vede k pomalému pokroku. Tradiční metody jsou často omezeny jednoduchými tvary a pevnými materiály, což ztěžuje nalezení optimálních řešení.

Strojové učení otevírá cestu pro materiály nové generace s „samostatným chlazením“.

Nová metoda výzkumného týmu využívá technologii strojového učení k překonání těchto omezení. Systém je schopen zpracovávat složité trojrozměrné struktury a širokou škálu materiálů, a to i s malým množstvím dat. Silnou stránkou této metody je její schopnost automaticky prohledávat miliony návrhů tak, aby splňovaly specifické požadavky, a zároveň využívat třírovinný model, což rozšiřuje možnosti návrhu ve srovnání s předchozími dvourozměrnými metodami.

Výzkumný tým vytvořil přes 1 500 různých materiálů s různými schopnostmi generovat teplo. Testoval také sedm návrhů, které vykazovaly lepší chladicí a optický výkon ve srovnání se stávajícími alternativami. Vedoucí výzkumník Yuebing Zheng uvedl: „Náš systém strojového učení představuje velký skok vpřed v konstrukci přehřívačů. Automatizací procesu jsme byli schopni vytvořit materiály s dříve nepředstavitelně vynikajícím výkonem.“

Pro otestování proveditelnosti systému výzkumný tým vyrobil čtyři materiály a otestoval je na střeše prototypu domu. Výsledky ukázaly, že střecha s meta-emitorovým povlakem byla po 4 hodinách vystavení slunci o 5 až 20 stupňů Celsia chladnější než bíle nebo šedě natřená střecha. Odhaduje se, že tento chladicí efekt by mohl v bytovém domě v horkých městech, jako je Rio de Janeiro nebo Bangkok, ušetřit přibližně 15 800 kW energie ročně.

Kromě rezidenčních aplikací mohou tyto materiály pomoci snížit teploty ve městech tím, že odrážejí sluneční světlo a uvolňují teplo, čímž zmírňují efekt městského tepelného ostrova, který přispívá ke globálnímu oteplování. Mohou být také použity v kosmických lodích pro regulaci teploty nebo v produktech denní potřeby, jako jsou chladicí tkaniny pro oděvy a nátěry automobilů.

Profesor Zheng zdůraznil, že tradiční metody jsou často pomalé a neoptimální, zatímco nový rámec otevírá více možností pro optimalizaci návrhu materiálů. Výzkumný tým plánuje technologii dále vylepšovat a aplikovat ji v oblasti nanofotoniky, aby využil potenciál strojového učení při navrhování vysoce účinných generátorů tepla.

Zdroj: https://thanhnien.vn/vat-lieu-giup-lam-mat-nha-ma-khong-can-dieu-hoa-185251018180423352.htm