De nouvelles céramiques de refroidissement pourraient améliorer l’efficacité énergétique dans le secteur du bâtiment et contribuer à lutter contre le réchauffement climatique

Des chercheurs de los angeles Town College of Hong Kong (CityU) ont annoncé une avancée majeure dans le développement du refroidissement radiatif passif (PRC). Les résultats ont été publiés dans los angeles revue les sciences Dans un report de recherche intitulé « Céramiques de refroidissement radiatif passif à construction hiérarchique à haute réflectivité solaire ».

Le matériau, connu sous le nom de céramique de refroidissement, atteint des propriétés optiques de haute efficiency pour générer un refroidissement sans énergie ni liquide de refroidissement. Sa rentabilité, sa durabilité et sa polyvalence le rendent parfaitement adapté à une commercialisation dans de nombreuses programs, notamment dans los angeles development de bâtiments.

En réduisant los angeles price thermique des bâtiments et en fournissant des performances de refroidissement stables, même dans des stipulations météorologiques diverses et sous tous les climats, les céramiques de refroidissement améliorent l’efficacité énergétique et peuvent lutter contre le réchauffement climatique.

Los angeles RPC est considérée comme l’une des applied sciences de refroidissement écologiques les plus prometteuses pour réduire los angeles demande croissante de refroidissement des locaux, réduire los angeles air pollution de l’environnement et lutter contre le réchauffement climatique, selon le professeur Edwin Tzu Chi Yan, professeur agrégé à l’École de l’énergie et de l’environnement de l’Université de Californie. CityU, l’un des auteurs de l’article.

Cependant, les utilisations actuelles des nanostructures photoniques par los angeles RPC sont limitées par leur coût élevé et leur faible compatibilité avec les utilisations finales actuelles, tandis que les choices photoniques polymères manquent de résistance aux intempéries et de réflectance solaire efficace.

Améliorer les propriétés optiques et l’applicabilité

“Mais nos céramiques de refroidissement atteignent des propriétés optiques avancées et ont une area of expertise applicabilité”, a déclaré le professeur Zou. « Los angeles couleur, los angeles résistance aux intempéries, los angeles durabilité mécanique et los angeles capacité à réduire l’effet Leidenfrost – un phénomène qui inhibe le transfert de chaleur et rend inefficace le refroidissement par liquide sur une floor chaude – sont des caractéristiques clés qui garantissent los angeles nature sturdy et polyvalente des céramiques de refroidissement. »

Le caractère distinctive exceptionnel des céramiques de refroidissement réside dans leur construction hiérarchiquement poreuse en tant que matériau céramique massif, qui peut être facilement fabriqué à l’aide de matériaux inorganiques facilement accessibles tels que l’alumine grâce à un processus easy en deux étapes impliquant une inversion de section et un frittage. Aucun équipement précis ni matériel coûteux n’est requis, ce qui rend los angeles fabrication de céramiques de refroidissement évolutives très imaginable.

Les propriétés optiques déterminent les performances de refroidissement des matériaux PRC dans deux plages de longueurs d’onde : los angeles plage solaire (0,25-2,5 µm) et los angeles plage infrarouge moyen (8-13 µm). Un refroidissement efficace nécessite une réflectivité élevée dans los angeles première plage pour minimiser le acquire de chaleur solaire et une émissivité élevée dans los angeles dernière plage pour maximiser los angeles dissipation de los angeles chaleur radiante. En raison de los angeles bande interdite élevée de l’alumine, los angeles céramique de refroidissement maintient l’absorption solaire au minimal.

De plus, en imitant le bio-albédo du coléoptère Cyphochilus et en optimisant los angeles construction poreuse basée sur los angeles diffusion Mie, los angeles céramique de refroidissement diffuse efficacement presque toutes les longueurs d’onde de los angeles lumière solaire, ce qui entraîne une réflectance solaire presque parfaite de 99,6 % (énergie solaire élevée enregistrée). réflectance) et atteint une émissivité élevée. Résistance thermique élevée dans l’infrarouge moyen de 96,5 %. Ces propriétés optiques avancées sont supérieures à celles des matériaux modernes actuels.

“Los angeles céramique de refroidissement est fabriquée en alumine, qui guarantee los angeles dégradation requise de los angeles résistance aux UV, ce qui est une préoccupation typique pour los angeles plupart des conceptions PRC à base de polymère. Elle présente également une résistance au feu exceptionnelle en résistant à des températures supérieures à 1 000°C, ce qui dépasse les capacités. de los angeles plupart des matériaux PRC à base de polymères ou de métaux », a déclaré le professeur Zou.

Résistance exceptionnelle aux intempéries

En plus de leurs performances optiques exceptionnelles, les céramiques de refroidissement présentent une excellente résistance aux intempéries, une stabilité chimique et une résistance mécanique, ce qui les rend idéales pour les programs extérieures à lengthy terme.

À des températures extrêmement élevées, los angeles céramique de refroidissement présente une hydrophilie supérieure, permettant une diffusion instantanée des gouttelettes et facilitant une imprégnation rapide des gouttelettes grâce à sa construction poreuse interconnectée. Cette propriété superhydrophile élimine l’effet Leidenfrost retardateur d’évaporation, que l’on retrouve couramment dans les matériaux d’enveloppe de bâtiment conventionnels, et permet un refroidissement par évaporation efficace.

L’effet Leidenfrost est un phénomène qui se produit lorsqu’un liquide entre en touch avec une floor beaucoup plus chaude que son level d’ébullition. Au lieu de bouillir immédiatement, le liquide forme une couche de vapeur qui l’isole du touch direct avec los angeles floor. Cette couche de vapeur réduit le taux de transfert de chaleur et rend inefficace le refroidissement du liquide sur los angeles floor chaude, provoquant le vol et le glissement du liquide sur los angeles floor.

“Los angeles beauté des céramiques de refroidissement réside dans le fait qu’elles répondent aux exigences du PRC haute efficiency et aux programs dans des environnements réels”, a déclaré le professeur Tso, ajoutant que les céramiques de refroidissement peuvent être colorées avec une conception à double couche, répondant ainsi aux exigences esthétiques. aussi.

« Notre expérience a montré que l’software de céramiques de refroidissement sur le toit d’une maison peut produire plus de 20 % d’électricité pour le refroidissement des locaux, ce qui confirme le grand potentiel des céramiques de refroidissement pour réduire los angeles dépendance des personnes aux stratégies de refroidissement actives traditionnelles et fournit une answer sturdy pour éviter los angeles price du réseau électrique », a déclaré le professeur Zou, les émissions excessives de gaz à effet de serre et les îlots de chaleur urbains.

Sur los angeles base de ces résultats, le professeur Tso a déclaré que l’équipe de recherche avait l’aim de développer d’autres stratégies de gestion thermique passive. Ils visent à explorer l’software de ces stratégies pour améliorer l’efficacité énergétique, promouvoir los angeles durabilité et accroître l’accessibilité et l’software des applied sciences de los angeles RPC dans divers secteurs, notamment le textile, les systèmes énergétiques et les transports.

Le professeur Wang Xuancai, professeur adjoint au département de génie mécanique (MNE) de CityU et vice-président associé (recherche et innovation) à l’Université polytechnique de Hong Kong, est l’autre auteur correspondant. Le premier auteur, Lin Kexin, et le deuxième auteur, Chen Siro, sont tous deux titulaires d’un doctorat. Les étudiants sont encadrés par le professeur Tsu de l’École de l’énergie et de l’environnement de CityU.