Zespół badawczy składający się z profesorów Junsuka Rho z Wydziału Inżynierii Mechanicznej, Wydziału Inżynierii Chemicznej i Wydziału Elektrycznego oraz doktorantów Byoungsu Ko i Jaebum Noh z Wydziału Inżynierii Mechanicznej POSTECH współpracował z zespołem badawczym kierowanym przez Profesor Heon Lee i doktorant Dongwoo Chae z Wydziału Nauki o Materiałach i Inżynierii na Uniwersytecie Koreańskim. Wspólnie opracowali przezroczystą radiacyjną folię chłodzącą o perforowanej strukturze przypominającej moskitierę, zaprojektowaną w celu regulacji ciepła słonecznego i niższych temperatur wewnętrznych. To przełomowe osiągnięcie opublikowano niedawno w Zaawansowane materiały funkcjonalnemiędzynarodowe czasopismo poświęcone materiałoznawstwu.
Zwykle obiekty wystawione na działanie światła słonecznego nagrzewają się, ale istnieje technika – „chłodzenie radiacyjne”, która pozwala im na naturalne uwalnianie ciepła i schładzanie bez użycia zewnętrznego źródła zasilania. Naukowcy badali sposoby wykorzystania tego efektu chłodzenia w przezroczystych foliach, takich jak szkło. Napotkali jednak wyzwania, ponieważ folie te często przepuszczają ciepło słoneczne, ograniczając ich skuteczność chłodzenia.
Aby sprostać temu wyzwaniu, wspólny zespół badawczy z POSTECH i Uniwersytetu Koreańskiego opracował folię łączącą perforowane podłoże ze srebra (Ag), zwierciadło Bragga i powłokę z polidimetylosiloksanu (PDMS). Folia ta zapewnia zarówno przezroczystość, jak i wydajność chłodzenia radiacyjnego.
Lustro Bragga, wielowarstwowa, cienkowarstwowa struktura, została zaprojektowana tak, aby odbijać światło bliskiej podczerwieni, które odpowiada za większość ciepła słonecznego. Aby zachować widoczność, zespół stworzył perforowaną konstrukcję przypominającą moskitierę, wybijając w srebrnym podłożu otwory o wielkości mikrometrów, aby umożliwić przepuszczanie światła. Aby zapewnić efektywną emisję promieniowania dalekiej podczerwieni w oknie atmosferycznym, dodano wysokoabsorpcyjną powłokę PDMS na bazie krzemu.
Zbudowana z trzech warstw – perforowanego srebrnego podłoża, lustra Bragga i powłoki PDMS – folia skutecznie zapewnia chłodzenie przy jednoczesnym zachowaniu widoczności. Podczas testów szkło z tą powłoką pozostało o 22,1°C chłodniejsze niż szkło pokryte wyłącznie PDMS.
Profesor Junsuk Rho z POSTECH stwierdził: „Technologia ta jest gotowa do masowej produkcji i ma znaczny potencjał w zastosowaniach architektonicznych i środowiskowych”. Kontynuował: „Co najważniejsze, skutecznie rozprasza ciepło i zmniejsza zużycie energii, pozycjonując ją jako kluczową technologię dla zrównoważonej przyszłości”.
Badania przeprowadzono przy wsparciu laboratorium technologii optyki planarnej POSCO Holdings N.EX.T IMPACT opartego na metapowierzchni oraz wiodącego laboratorium badawczego Ministerstwa Nauki i ICT oraz Koreańskiej Narodowej Fundacji Badawczej.
