مادة جديدة قد تغنينا عن مكيفات الهواء

featured2-e1418301726260

قام فريق بحثي من جامعة ستانفورد بقيادة مهندس الكهرباء (شانهوي فان) بإيجاد تركيبة مواد يمكنها سحب الحرارة من المباني وإرسالها مباشرة إلى الفضاء، وتم نشر هذا البحث في مجلة (Nature) الشهيرة.

المادة التي لا يتجاوز سمكها 18 ميكرون (أي أنحف من ورقة الكتابة بحوالي 50 مرة)، تتألف من طبقات من ثاني أكسيد السيليكون وطبقات من أكسيد الهافنيوم المرتبة فوق طبقة من الفضة، هذه الطبقات تعمل عمل المرآة العاكسة، حيث تقوم بعكس أشعة الشمس إلى الفضاء، عن طريق امتصاص الأشعة تحت الحمراء التي تحمل السخونة من الشمس وبثها عبر قنوات غير مرئية إلى الفضاء الخارجي.

قام فريق البحث بإطلاق تسمية (التبريد الإشعاعي الضوئي) على اختراعهم الجديد، ويتوقع الباحثون أنه في حال تم وضع أو دهن هذه المادة على أسطح المنازل على سبيل المثال، فإنها يمكن أن تقلل حاجة المنزل لاستعمال أجهزة التكييف بشكل كبير، كون اختبارات هذه المادة بيّنت أنها تستطيع تبريد الاسطح بنسبة 5 درجات مئوية (حوالي 9 درجات فهرنهايت).

ويشير الدكتور (بيرتون ريختر) الحائز على جائزة نوبل في الفيزياء، بأن هذا الاختراع مهم كونه يعمل على تبريد الهياكل بشكل عكسي، حيث تقوم التقنية على سحب الحرارة من الهياكل وبثها إلى الفضاء لتبريد الهيكل، بدلاً من بث الهواء البارد إلى الهياكل، كما يشير (أسواث رامان) أحد أعضاء فريق البحث، بأن تميز هذه المادة ينبع من قدرتها على بث الحرارة إلى الفضاء خلال ساعات النهار، أي أن تميز هذه المادة لا ينبع من كونها تقوم ببث الأشعة إلى الفضاء، كون معظم المواد العاكسة التي يتم وضعها بمواجهة السماء تقوم ببث الأشعة إلى الفضاء، ولكن هذه المواد تقوم ببث الحرارة إلى الفضاء وتبريد الهياكل ليلاً، وبالتالي فإن تميز المادة الجديدة ينبع من كونها قادرة على العمل خلال ساعات النهار، فعلى الرغم من أن تعرض هذه المادة لأشعة الشمس خلال النهار يجب أن يجعلها ساخنة، إلا أن المزيج المستخدم في هذه المادة قادر على عكس أشعة الشمس بشكل فعّال للغاية (أي أنه تقريباً لا يمتص أية أشعة من الشمس)، ومع ذلك فإن هذا المزيج قادر على بث الأشعة إلى الفضاء الخارجي.

 

featured2-e1418301726260

الاحصائيات تشير إلى أن تقنيات تكييف الهواء تستهلك حالياً حوالي 15٪ من الطاقة التي تتطلبها المباني، أما من خلال استعمال التبريد الاشعاعي الضوئي فإنه يمكن تبريد الهواء في مباني البلدان المتطورة بأقل تكلفة ممكنة، كما أن هذه التقنية هي تقنية مثالية ليتم استخدامها في المناطق الريفية أو في المناطق الأقل تطوراً أو في البلدان النامية، كون هذه المادة تقوم بتبريد الهواء بدون الحاجة إلى أي طاقة كهربائية.

بشكل عام، فلا يزال هناك عقبات تعترض طريق هذه التقنية، كون المادة ما تزال عبارة عن نموذج أولي صغير، ويجب العمل على تكبير حجمها حتى تتلائم مع حجم الأسطح الكبيرة، وعلاوة على ذلك، فإن المادة بشكلها الحالي قادرة على عكس الحرارة القادمة من خارج المباني، ويتوجب على الباحثين ايجاد طريقة لسحب الحرارة من داخل المباني وعكسها إلى الفضاء.

أخيراً، يشير (فان) إلى أن الكون واسع جداً، وبارد جداً، وإن بث حرارة الأرض مباشرة إلى الفضاء، يمكن أن يساعدنا على حل عدد كبير من المشاكل، فكل كل كائن ينتج حرارة يجب أن تكون لديه طريقة لتفريغ تلك الحرارة في قناة تصريف حرارية، وإن هذا البحث قام بخلق طريقة لاستخدام برودة الكون كقناة تصريف حرارية خلال ساعات النهار.