Material som hjälper till att kyla ditt hem utan luftkonditionering.

Ett internationellt forskarteam från USA, Kina, Singapore och Sverige har just publicerat en ny metod för att designa material som kan kontrollera temperaturen mer effektivt.

Forskningen, som publiceras i tidskriften Nature , använder maskininlärningsteknik för att utveckla material som kallas termiska metaemitterare, vilka kan reglera hur de absorberar och avger värme. Teamets mål är att skapa material som hjälper till att sänka temperaturen i byggnader, vilket sparar energi och potentiellt kan användas i rymden.

Det är möjligt att spara tiotusentals kilowatt energi varje år.

FOTO: PEXELS

Termisk nanofotonik , studiet av växelverkan mellan ljus och värme i liten skala, har lovande potential för framsteg inom områden som energiteknik och termofotovoltaik. Att designa dessa material är dock ofta utmanande på grund av att de är beroende av trial-and-error-metoder, vilket leder till långsamma framsteg. Traditionella metoder begränsas ofta av enkla former och fasta material, vilket gör det svårt att hitta optimala lösningar.

Maskininlärning banar väg för nästa generations "självkylande" material.

Forskargruppens nya metod använder maskininlärningsteknik för att övervinna dessa begränsningar. Systemet kan bearbeta komplexa tredimensionella strukturer och en mängd olika material, även med endast en liten mängd data. Styrkan med denna metod ligger i dess förmåga att automatiskt söka igenom miljontals designer för att uppfylla specifika krav, samtidigt som den använder en treplansmodell, vilket utökar designmöjligheterna jämfört med tidigare tvådimensionella metoder.

Forskargruppen skapade över 1 500 olika material med olika värmegenererande kapacitet. De testade också sju konstruktioner som visade överlägsen kylning och optisk prestanda jämfört med befintliga alternativ. Medforskaren Yuebing Zheng sa: "Vårt maskininlärningsramverk representerar ett stort steg framåt inom design av överhettare. Genom att automatisera processen kunde vi skapa material med tidigare ofattbara överlägsna prestanda."

För att testa systemets genomförbarhet tillverkade forskargruppen fyra material och testade dem på taket till ett prototyphus. Resultaten visade att det meta-emitterbelagda taket var 5 till 20 grader Celsius svalare än ett vitt eller gråmålat tak efter 4 timmars solexponering. Det uppskattas att denna kylande effekt skulle kunna spara cirka 15 800 kW energi per år i ett hyreshus i heta städer som Rio de Janeiro eller Bangkok.

Utöver bostadsapplikationer kan dessa material bidra till att sänka temperaturen i städer genom att reflektera solljus och frigöra värme, vilket mildrar värmeöeffekten i städer, en bidragande faktor till global uppvärmning. De kan också användas i rymdfarkoster för temperaturkontroll, eller i vardagsprodukter som kylvävar för kläder och bilbeläggningar.

Professor Zheng betonade att traditionella metoder ofta är långsamma och suboptimala, medan det nya ramverket öppnar upp fler möjligheter för att optimera materialdesign. Forskargruppen planerar att ytterligare förbättra tekniken och tillämpa den inom nanofotonik för att utnyttja potentialen hos maskininlärning vid design av högeffektiva värmegeneratorer.

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