DIY 방사형 냉각기로 사용하기 위해 개발되었습니다.

DIY 쿨러 설계로 스카치® 테이프와 알루미늄 호일을 사용해 전기나 냉매를 사용하지 않고도 냉각이 가능합니다.

SPIE--국제 광학 및 포토닉스 협회

이미지: 과학자들은 가장 일반적인 가정용품인 스카치 테이프를 사용하는 제로 탄소, 제로 에너지 쿨러를 설계했습니다.더보기

출처: Jyotirmoy Mandal 및 Aaswath P. Raman, UCLA.

"온실 효과"라는 용어는 기후 변화에 대한 지속적인 담론 덕분에 수십 년 전에 공개 어휘집의 일부가 되었습니다. 자연 현상인 온실 효과는 태양열이 복사 형태로 지구 대기의 가스에 갇히는 방식을 설명합니다. 그러나 이러한 파장은 대기 가스에 잘 흡수되지 않기 때문에 여전히 많은 양의 방사선이 우주 공간으로 손실됩니다. 이러한 파장은 장파장 적외선(LWIR) 방사선을 구성합니다.

이러한 자연 현상을 활용하여 물체를 냉각시키는 것을 수동 복사 냉각이라고 합니다. 간단히 말하면, 수동 복사 냉각은 온도를 낮추기 위해 하늘 아래 물체를 배치하는 것과 관련됩니다. 더 나은 복사 냉각을 보장하기 위해 페인트 및 폴리머와 같은 여러 재료가 개발되었지만 이러한 재료는 제조가 어렵고 성능이 다양합니다.

그러나 JPE(Journal of Photonics for Energy)에 발표된 최근 연구에서 UCLA Samueli 공과대학의 과학자들은 스카치 테이프 및 알루미늄 호일과 같은 가정용 재료로 만든 DIY(Do-It-Yourself) 복사 냉각기를 개발했습니다. . 이 장치는 연구 표준으로 제안되었습니다. "우리 장치는 유연하고 견고하며 확장 가능하고 저렴할 뿐만 아니라 상업적으로 이용 가능한 재료를 사용하여 만들어졌습니다. 이는 다른 장치 및 재료를 측정하기 위한 선택적 방출을 보유하는 편리하고 재현 가능한 표준으로서 매력적입니다." 이 연구의 교신 저자인 Aaswath P. Raman은 말합니다.

Scotch® 테이프에 사용되는 접착제와 플라스틱 필름은 모두 LWIR 파장의 열을 흡수하고 방출할 수 있는 화학적 결합을 갖고 있어 패시브 복사 냉각기에 적합한 선택입니다. 연구팀은 알루미늄 호일에 테이프 두 겹으로 구성된 디자인을 만들었습니다. 그런 다음 냉각기에 대한 광학적 측정을 수행한 결과 설계에 적당한 선택적인 적외선 방출이 있음을 발견했습니다. 여기서 "선택성"은 모든 파장의 복사와 비교하여 기본 대기 창 내에서 LWIR 복사를 통해 손실된 열의 비율을 나타냅니다. 그들은 또한 알루미늄 호일보다 태양 복사를 덜 흡수하기 때문에 스퍼터 코팅된 은을 사용하여 대체 디자인을 테스트했습니다.

그들은 밤에 알루미늄 디자인이 주변 온도보다 7°C 낮은 온도를 달성할 수 있다는 것을 발견했습니다. 그들은 또한 스퍼터 코팅된 은 디자인이 낮에 2~3°C 온도 강하를 달성할 수 있다는 것을 확인했습니다. 마지막으로 그들은 폴리에틸렌 대류 차폐물(열 흡수를 줄이기 위해 추가된 층)을 사용하여 첫 번째 설계를 테스트한 결과 최대 11°C의 온도 강하를 달성할 수 있음을 발견했습니다. 다른 교신저자인 Jyotirmoy Mandal은 "우리가 달성한 큰 온도 강하는 열전 공정을 통해 전기를 생성하는 데 더 많이 사용될 수 있습니다."라고 설명합니다.

아마도 연구에서 가장 중요한 부분은 재현성일 것입니다. 3M 스카치 테이프는 광범위한 가용성과 생산 일관성으로 인해 열 냉각기의 신뢰할 수 있는 표준이 되었습니다. 알루미늄 호일 역시 브랜드 전반에 걸쳐 상대적으로 일정한 특성을 갖고 있어 쉽게 구할 수 있습니다. 이러한 요인은 스카치 테이프 및 호일 설계를 향후 모든 열 냉각기 설계에 대한 표준 참조로 사용해야 한다는 주장에 기여합니다. 현재 열 방출체의 선택성을 분류하는 명확한 경계도 없습니다. 이 디자인은 그러한 임계값 역할을 할 수 있습니다.

JPE 부 편집자 Peter Bermel은 "이 연구는 연구 환경에서 광범위한 저비용 응용 분야에 대해 복사 냉각을 '민주화'할 수 있는 잠재적으로 영향력 있는 방법을 제시합니다."라고 말합니다. 이를 표준으로 채택하도록 장려하기 위해 연구팀은 디자인의 광학 성능에 대한 광범위한 실험에서 얻은 데이터를 온라인에 공개했습니다.