Kamæleon-inspireret belægning kunne afkøle og varme bygninger gennem årstiderne

Efterhånden som sommeren bliver til efterår, vil mange mennesker slukke for aircondition og tænde varmeapparater i stedet for. Men traditionelle varme- og kølesystemer er energikrævende, og fordi de typisk kører på fossile brændstoffer, er de ikke bæredygtige. Nu, ved at efterligne en kamæleon, der bor i ørkenen, rapporterer et hold i Nano Letters har udviklet en energieffektiv, omkostningseffektiv belægning. Materialet kunne holde bygninger kølige om sommeren – eller varme om vintrene – uden yderligere energi.

Mange ørkenvæsner har specialiserede tilpasninger for at give dem mulighed for at overleve i barske miljøer med store daglige temperaturskift. For eksempel ændrer Namaqua-kamæleonen i det sydvestlige Afrika sin farve for at regulere sin kropstemperatur, efterhånden som forholdene ændrer sig. Dyrene ser lysegrå ud i varme temperaturer for at reflektere sollys og holde sig kølige, og bliver så mørkebrune, når de køler ned for i stedet at absorbere varme.

Denne unikke evne er et naturligt forekommende eksempel på passiv temperaturkontrol - et fænomen, der kunne tilpasses til at skabe mere energieffektive bygninger. Men mange systemer, såsom kølemaling eller farvede stålfliser, er kun designet til at holde bygninger enten kølige eller varme og kan ikke skifte mellem "tilstande".

Inspireret af Namaqua-kamæleonen ønskede Fuqiang Wang og kolleger at skabe en farveskiftende belægning, der tilpasser sig, når udendørstemperaturerne svinger.

For at lave belægningen blandede forskerne termokrome mikrokapsler, specialiserede mikropartikler og bindemidler til en suspension, som de sprøjtede eller børstede på en metaloverflade. Når den blev opvarmet til 68 grader Fahrenheit, begyndte overfladen at ændre sig fra mørk til lysegrå. Når den nåede 86 grader, reflekterede den lyse film op til 93 % af solstrålingen. Selv når det blev opvarmet over 175 grader i en hel dag, viste materialet ingen tegn på skade. Derefter testede holdet det sammen med tre konventionelle belægninger - almindelig hvid maling, en passiv kølende maling og blå stålfliser - i udendørs tests på miniaturebygninger i hundehusstørrelse gennem alle fire sæsoner.

• Om vinteren var den nye belægning lidt varmere end det passive strålingskølesystem, selvom begge opretholdt samme temperaturer under varmere forhold.
• Om sommeren var den nye belægning betydeligt køligere end den hvide maling og stålfliser.
• I løbet af foråret og efteråret var den nye belægning det eneste system, der kunne tilpasse sig de meget svingende temperaturændringer og skifte fra opvarmning til afkøling i løbet af dagen.

Forskerne siger, at dette farveskiftende system kunne spare en betydelig mængde energi til regioner, der oplever flere årstider, samtidig med at det stadig er billigt og nemt at fremstille.

Flere oplysninger: "Varm om vinteren og kølig om sommeren" Skalerbare biokameleoner inspireret temperaturadaptiv belægning med nem forberedelse og konstruktion, nanobogstaver (2023). DOI:10.1021/acs.nanolett.3c02733

Journaloplysninger: Nano-bogstaver

Leveret af American Chemical Society