ИСПАНСКИЕ УЧЁНЫЕ СОЗДАЛИ НАНОМАТЕРИАЛ, ОХЛАЖДАЮЩИЙ ПОВЕРХНОСТИ НА 12,9 °C БЕЗ ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Исследовательская группа Functional Nanoscale Devices for Energy (FINDER) из Института микро- и нанотехнологий (IMN-CNM, входящего в Высший совет по научным исследованиям Испании, CSIC) разработала новый наноматериал, способный снижать температуру поверхности под воздействием солнечного излучения без затрат электроэнергии. Разработка основана на принципе пассивной дневной радиационной охлаждения (PDRC).

По данным авторов, совокупное энергопотребление систем охлаждения в настоящее время составляет около 20% мирового расхода электроэнергии, и ожидается, что этот показатель продолжит расти. Предложенный материал рассматривается как потенциальная устойчивая альтернатива традиционным энергозатратным системам кондиционирования.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nanophotonics. В работе представлен метод создания трёхмерных наноструктур из поливинилиденфторида (PVDF) — полимера с высокой излучательной способностью в инфракрасном диапазоне. Для изготовления использовались нанопористые шаблоны из анодированного оксида алюминия (3D-AAO), что позволило точно контролировать внутреннюю геометрию материала. Оптические свойства радиационных охладителей напрямую зависят от их наномасштабной архитектуры.

Принцип действия

Разработка базируется на эффекте пассивного дневного радиационного охлаждения, при котором материал рассеивает тепло в виде инфракрасного излучения без подвода энергии. Для эффективной работы материал должен сочетать два свойства:

• отражать большую часть солнечного излучения, чтобы избегать нагрева;

• эффективно излучать накопленное тепло в «окне прозрачности» атмосферы (8–13 мкм), через которое тепловое излучение уходит в космическое пространство.

В благоприятных условиях это позволяет материалу достигать температуры ниже температуры окружающей среды без какого-либо энергопотребления.

Свойства PVDF

Как пояснила Кристина Висенте, исследователь IMN-CNM (CSIC), PVDF-полимеры обладают комплексом свойств, делающих их особенно подходящими для данной задачи: высокая эффективность инфракрасного излучения, устойчивость к ультрафиолетовому излучению, гидрофобность (обеспечивает самоочищение и стабильность при воздействии влаги), а также долговечность при наружной эксплуатации.

Результаты испытаний

Для оптимизации характеристик исследователи изготовили трёхмерную сеть наноструктур PVDF путём инфильтрации полимера в нанопористые шаблоны из оксида алюминия. Впоследствии материал подвергался различным режимам охлаждения и ультрафиолетовой обработке, повышающей отражательную способность (за счёт побеления материала).

Натурные испытания проводились летом 2025 года на крыше здания IMN-CNM в Трес-Кантос (Мадрид). В наиболее благоприятных условиях — при высокой солнечной радиации, сухой и тёплой погоде — материал продемонстрировал снижение температуры на 12,9 °C по сравнению с необработанным контрольным образцом.

Перспективы применения

Разработанная технология находится на стадии развития, однако авторы отмечают, что ключевым достижением является создание масштабируемого метода производства трёхмерных полимерных наноструктур для высокоэффективного радиационного охлаждения. Предложенный способ отличается относительной экономичностью и может быть адаптирован к промышленным процессам.

Материал потенциально применим для покрытия кровель и фасадов зданий, в электронных устройствах, транспортных средствах и системах персонального терморегулирования. Использование таких покрытий позволит снизить потребность в активном охлаждении, уменьшить энергопотребление и сопутствующие выбросы от систем кондиционирования.