Temperaturudsvingskontrol med et omskifteligt spin-crossover-materiale

Lindring af varmeø-effekten gennem termiske reguleringsmekanismer i bygningselementer kan forbedre menneskets termiske komfort og levemiljøet i byområder. Passive termiske reguleringssystemer indbygget med tage, vinduer eller vægge, og som fungerer uden behov for elektricitet, er en energieffektiv og miljømæssigt bæredygtig løsning.

Faseskiftende materialer minimerer temperaturudsving ved brug af latent varme, men har nogle begrænsninger. Anvendelsen af ​​disse teknikker har resulteret i afkøling både dag og nat. Derfor er forskning i nye materialer, der reducerer temperaturudsving i begge retninger, påkrævet.

Forskere ledet af Dr. José Sánchez-Costa og Dr. Ana Espinosa ved IMDEA Nanociencia har vist, at molekylære materialer kan anvendes til termiske reguleringsformål i en ny tilgang. I deres seneste arbejde, offentliggjort i Advanced Science , gruppen testede molekylær-baserede koordinationspolymerer indlejret i plastmatricer mod flere opvarmning-afkølingscyklusser.

De observerede en samtidig faseovergang og farveændring, fra pink til hvid, som resulterede i en kølende effekt i forhold til andre termokrome materialer. De målte temperaturer indikerede, at det opvarmede materiale var i stand til at sprede varmen mere effektivt via to effekter:energiabsorption, der udløser faseovergangen og optisk refleksion på grund af farveændring mod hvid - reflekterer mere energi. Ydermere frembragte det afkølede materiale (lyserødt) en dæmpning af temperaturfaldet på grund af desorptionen af ​​varme produceret i faseovergangen. Dette udmønter sig i lavere temperaturudsving under opvarmnings- og afkølingscyklusser.

Spin-crossover-molekylematerialerne var bemærkelsesværdigt stabile ved cykling; i denne undersøgelse blev der udført op til 40 cyklusser, hvilket gav lignende resultater. Disse alsidige materialer kan designes til specifikke egenskaber, såsom overgangstemperatur og termisk hysterese.

I denne undersøgelse demonstrerer forskerne, at den varme, der genereres af solen, er tilstrækkelig til at producere spinovergang i et spin-crossover-materiale. Dette fører igen til en kølende effekt på grund af en stigning i lysreflektion som følge af farveændringen og energiabsorptionen forbundet med spinovergangen. Derfor kunne spin-crossover molekylære materialer bruges til at reducere temperaturudsving og kunne potentielt implementeres i passive temperaturkontrolelementer i bygninger. + Udforsk yderligere

Reduktion af energiforbrug:Forskere udvikler testsystem til passive kølematerialer