Υλικά που βοηθούν στην ψύξη του σπιτιού σας χωρίς κλιματισμό.

Μια διεθνής ερευνητική ομάδα από τις ΗΠΑ, την Κίνα, τη Σιγκαπούρη και τη Σουηδία μόλις δημοσίευσε μια νέα μέθοδο για το σχεδιασμό υλικών ικανών να ελέγχουν τη θερμοκρασία πιο αποτελεσματικά.

Η έρευνα, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature , χρησιμοποιεί τεχνολογία μηχανικής μάθησης για την ανάπτυξη υλικών που ονομάζονται θερμικοί μετα-εκπομποί, τα οποία μπορούν να ρυθμίσουν τον τρόπο με τον οποίο απορροφούν και απελευθερώνουν θερμότητα. Στόχος της ομάδας είναι να δημιουργήσει υλικά που βοηθούν στη μείωση των θερμοκρασιών στα κτίρια, εξοικονομώντας έτσι ενέργεια και ενδεχομένως να εφαρμόζονται στο διάστημα.

Είναι δυνατό να εξοικονομούνται δεκάδες χιλιάδες κιλοβάτ ενέργειας κάθε χρόνο.

ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΑ: PEXELS

Η θερμική νανοφωτονική , η μελέτη της αλληλεπίδρασης μεταξύ φωτός και θερμότητας σε μικρή κλίμακα, υπόσχεται πολλά για εξελίξεις σε τομείς όπως η ενεργειακή τεχνολογία και τα θερμοφωτοβολταϊκά. Ωστόσο, ο σχεδιασμός αυτών των υλικών είναι συχνά δύσκολος λόγω της εξάρτησής του από μεθόδους δοκιμής και σφάλματος, που οδηγούν σε αργή πρόοδο. Οι παραδοσιακές μέθοδοι συχνά περιορίζονται από απλά σχήματα και σταθερά υλικά, γεγονός που καθιστά δύσκολη την εύρεση βέλτιστων λύσεων.

Η μηχανική μάθηση ανοίγει τον δρόμο για υλικά «αυτοψύξης» επόμενης γενιάς.

Η νέα μέθοδος της ερευνητικής ομάδας χρησιμοποιεί τεχνολογία μηχανικής μάθησης για να ξεπεράσει αυτούς τους περιορισμούς. Το σύστημα είναι ικανό να επεξεργάζεται πολύπλοκες τρισδιάστατες δομές και μια μεγάλη ποικιλία υλικών, ακόμη και με μόνο μια μικρή ποσότητα δεδομένων. Η δύναμη αυτής της μεθόδου έγκειται στην ικανότητά της να αναζητά αυτόματα σε εκατομμύρια σχέδια για να καλύψει συγκεκριμένες απαιτήσεις, ενώ παράλληλα χρησιμοποιεί ένα μοντέλο τριών επιπέδων, επεκτείνοντας τις δυνατότητες σχεδιασμού σε σύγκριση με προηγούμενες δισδιάστατες μεθόδους.

Η ερευνητική ομάδα δημιούργησε πάνω από 1.500 διαφορετικά υλικά με ποικίλες δυνατότητες παραγωγής θερμότητας. Δοκίμασαν επίσης επτά σχέδια που έδειξαν ανώτερη ψύξη και οπτική απόδοση σε σύγκριση με τις υπάρχουσες εναλλακτικές λύσεις. Ο συν-επικεφαλής ερευνητής Yuebing Zheng δήλωσε: «Το πλαίσιο μηχανικής μάθησης που διαθέτουμε αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό άλμα προς τα εμπρός στον σχεδιασμό υπερθερμαντήρων. Αυτοματοποιώντας τη διαδικασία, καταφέραμε να δημιουργήσουμε υλικά με προηγουμένως αδιανόητη ανώτερη απόδοση».

Για να ελέγξει τη σκοπιμότητα του συστήματος, η ερευνητική ομάδα κατασκεύασε τέσσερα υλικά και τα δοκίμασε στην οροφή ενός πρωτότυπου σπιτιού. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η οροφή με επικάλυψη μεταεκπομπού ήταν 5 έως 20 βαθμούς Κελσίου πιο ψυχρή από μια λευκή ή γκρι βαμμένη οροφή μετά από 4 ώρες έκθεσης στον ήλιο. Εκτιμάται ότι αυτό το φαινόμενο ψύξης θα μπορούσε να εξοικονομήσει περίπου 15.800 KW ενέργειας ετησίως σε μια πολυκατοικία σε ζεστές πόλεις όπως το Ρίο ντε Τζανέιρο ή η Μπανγκόκ.

Πέρα από τις οικιακές εφαρμογές, αυτά τα υλικά μπορούν να βοηθήσουν στη μείωση των αστικών θερμοκρασιών αντανακλώντας το ηλιακό φως και απελευθερώνοντας θερμότητα, μετριάζοντας έτσι το φαινόμενο της αστικής θερμικής νησίδας, που συμβάλλει στην υπερθέρμανση του πλανήτη. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν σε διαστημόπλοια για τον έλεγχο της θερμοκρασίας ή σε καθημερινά προϊόντα, όπως ψυκτικά υφάσματα για ρούχα και επιστρώσεις αυτοκινήτων.

Ο καθηγητής Zheng τόνισε ότι οι παραδοσιακές μέθοδοι είναι συχνά αργές και μη βέλτιστες, ενώ το νέο πλαίσιο ανοίγει περισσότερες επιλογές για τη βελτιστοποίηση του σχεδιασμού υλικών. Η ερευνητική ομάδα σχεδιάζει να βελτιώσει περαιτέρω την τεχνολογία και να την εφαρμόσει στον τομέα της νανοφωτονικής, ώστε να αξιοποιήσει τις δυνατότητες της μηχανικής μάθησης στο σχεδιασμό γεννητριών θερμότητας υψηλής απόδοσης.

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