Jubah radiasi menjaga benda tetap hangat dan dingin – Physics World

Jubah termal yang dapat mendinginkan objek secara radiasi saat cuaca panas, dan menjaganya tetap hangat saat cuaca dingin telah dikembangkan oleh para peneliti di Tiongkok. Kehang Cui di Universitas Shanghai Jiao Tong dan rekannya mengatakan bahwa teknologi baru mereka menawarkan cara yang menjanjikan untuk mengatur suhu tanpa masukan energi.

Pemanasan dan pendinginan gedung menyumbang sekitar 20% konsumsi energi global. Ketika perubahan iklim meningkatkan frekuensi dan tingkat keparahan cuaca ekstrem, sistem pengendalian suhu akan semakin diperluas dalam beberapa dekade mendatang.

Oleh karena itu, para peneliti tertarik untuk menciptakan teknologi berbiaya rendah dan netral karbon yang dapat mengatur suhu secara pasif, tanpa menggunakan sumber listrik.

Bekerja dua arah

Tantangan penting dalam menciptakan sistem seperti ini adalah bahwa bahan pengatur panas konvensional tidak dapat mengubah perilaku radiasinya secara otomatis. Misalnya, beberapa bahan pendingin memantulkan radiasi matahari, sekaligus memancarkan radiasi inframerah tengah di “jendela transparansi”. Jendela ini merupakan bagian dari spektrum elektromagnetik dimana radiasi tidak dipantulkan atau diserap oleh atmosfer dan emisi ini akan menimbulkan efek pendinginan. Namun, bahan-bahan ini juga akan memancarkan radiasi pada suhu dingin, sehingga membuang panas yang berharga.

Kini, Cui dan rekannya telah menciptakan “Janus thermal cloak” (JTC) baru, yang mengatur suhu di semua suhu lingkungan. “Jubah ini terdiri dari metafabric fonik pendingin radiasi yang seluruhnya terbuat dari keramik menghadap ke langit, dan foil daur ulang foton menghadap ke dalam,” jelas Cui.

Tim memilih bahan-bahan ini karena kekuatan dan stabilitasnya yang tinggi, biaya rendah, dan ketahanan yang sangat baik terhadap api dan korosi. Hasilnya, mereka mengatakan bahwa jubah tersebut mudah dibuat, dan tahan terhadap lingkungan luar yang keras.

Terbuat dari paduan aluminium, lapisan dalam JTC memiliki konduktivitas termal yang tinggi, namun hampir memantulkan radiasi di seluruh spektrum inframerah – sehingga memerangkap panas di dalamnya. Para peneliti mengatakan bahwa bahan termasuk keramik, tembaga, dan baja tahan karat juga dapat digunakan, tergantung ketersediaan bahan.

Materi hiperbolik

Metafabric JTC yang menghadap ke langit terdiri dari perancah yang ditenun dari jalinan serat silika yang diikat ke kristal boron nitrida heksagonal 2D. Hal ini menciptakan material “hiperbolik”, yang responsnya terhadap gelombang elektromagnetik yang datang bergantung pada sudut pendekatannya.

Berbeda dengan foil di bawahnya, metafabrik memiliki konduktivitas termal yang sangat rendah, namun sangat reflektif terhadap radiasi matahari – mencakup rentang inframerah tampak dan dekat. Hal ini disebabkan interaksi materi cahaya di dalam metafabrik, yang menyebabkan radiasi inframerah-tengah tersebar di sekitar sumbu serat silika. Di jendela transparansi, metafabric memancarkan kembali hampir semua radiasi yang diserapnya, tanpa memindahkannya ke foil.

Akibatnya, panas di dalam benda yang terselubung cenderung tertahan tetapi radiasi dari lingkungan cenderung tidak memanaskan benda tersebut.

Sistem pendingin elastokalori baru menjanjikan penggunaan komersial

Tim Cui menguji JTC pada mobil listrik yang diparkir di jalanan Shanghai, dan membandingkan suhu kabinnya dengan mobil yang tidak tertutup. Dalam percobaan tersebut, suhu mobil yang tertutup tetap sekitar 8°C dibandingkan mobil yang tidak tertutup pada hari-hari musim panas, dan 6.8°C lebih hangat pada malam musim dingin.

“Ini adalah pertama kalinya kita bisa mencapai pemanasan di atas suhu sekitar hampir 7°C pada malam musim dingin,” jelas Cui. “Hal ini juga mengejutkan kami – tidak ada masukan energi atau sinar matahari dan kami masih bisa mendapatkan pemanasan.” Peraturan pasif ini sangat penting terutama untuk mobil listrik, karena baterai dan komponen kelistrikannya tidak dapat menahan perubahan suhu yang ekstrem.

Bagi Cui dan rekan-rekannya, langkah selanjutnya adalah meningkatkan desain mereka – yang mungkin akan menghasilkan beragam aplikasi praktis yang menarik. “Selubung termal dapat diandalkan, benar-benar pasif, dan tidak melibatkan perubahan fase atau bagian yang bergerak,” lanjutnya. “Hal ini membuatnya menjanjikan untuk digunakan dalam aplikasi dunia nyata di gedung, kendaraan, dan bahkan lingkungan luar angkasa.”

Penelitian tersebut dijelaskan dalam alat.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
• PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• PlatoESG. Otomotif / EV, Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
• BlockOffset. Modernisasi Kepemilikan Offset Lingkungan. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/radiative-cloak-keeps-objects-warm-and-cool/