När sommaren blir höst kommer många att stänga av luftkonditioneringen och tända värmare istället. Men traditionella värme- och kylsystem är energikrävande, och eftersom de vanligtvis drivs på fossila bränslen är de inte hållbara. Nu, genom att efterlikna en kameleont som bor i öknen, rapporterar ett team i Nano Letters har utvecklat en energieffektiv och kostnadseffektiv beläggning. Materialet kan hålla byggnader svala på somrarna – eller varma på vintrarna – utan extra energi.
Många ökenvarelser har specialiserade anpassningar för att de ska kunna överleva i tuffa miljöer med stora dagliga temperaturskiftningar. Namaqua-kameleonten i sydvästra Afrika ändrar till exempel sin färg för att reglera sin kroppstemperatur när förhållandena förändras. Djuren ser ljusgrå ut i varma temperaturer för att reflektera solljus och hålla sig svala, och blir sedan mörkbruna när de svalnar för att absorbera värme istället.
Denna unika förmåga är ett naturligt förekommande exempel på passiv temperaturkontroll – ett fenomen som skulle kunna anpassas för att skapa mer energieffektiva byggnader. Men många system, som kylfärger eller färgade stålplattor, är bara utformade för att hålla byggnader antingen svala eller varma och kan inte växla mellan "lägen".
Inspirerad av Namaqua-kameleonten ville Fuqiang Wang och kollegor skapa en färgskiftande beläggning som skulle anpassa sig när utomhustemperaturerna fluktuerar.
För att göra beläggningen blandade forskarna termokroma mikrokapslar, specialiserade mikropartiklar och bindemedel för att bilda en suspension, som de sprayade eller borstade på en metallyta. När den värmdes upp till 68 grader Fahrenheit började ytan ändras från mörk till ljusgrå. När den väl nådde 86 grader reflekterade den ljusa filmen upp till 93 % av solstrålningen. Även när det värmdes över 175 grader under en hel dag visade materialet inga tecken på skador. Därefter testade teamet det tillsammans med tre konventionella beläggningar – vanlig vit färg, en passiv radiativ kylningsfärg och blå stålplattor – i utomhustester på miniatyrbyggnader i hundhusstorlek under alla fyra säsongerna.
Forskarna säger att detta färgskiftande system kan spara en avsevärd mängd energi för regioner som upplever flera årstider, samtidigt som det fortfarande är billigt och lätt att tillverka.
Mer information: "Varm på vintern och sval på sommaren" Skalbar biokameleoninspirerad temperaturanpassningsbar beläggning med enkel förberedelse och konstruktion, Nanobokstäver (2023). DOI:10.1021/acs.nanolett.3c02733
Journalinformation: Nanobokstäver
Tillhandahålls av American Chemical Society
