KAUSTの研究者が持続可能な街路照明用の新しいナノプラスチックを開発
KAUSTとアブドゥルアズィーズ国王科学技術市（KACST）との共同による新しい研究は、ナノマテリアルがLED（発光ダイオード）街路灯の二酸化炭素排出量をどのように大幅に削減できるかを示した。研究チームは、この技術を採用することで、米国だけで二酸化炭素排出量を100万トン以上削減できると推定している。
nanoPE と呼ばれるナノ材料は、LED の表面からの熱放射を強化し、LED の温度を下げます。 LED は熱を発生するため、温度が上昇し、LED 電子機器が損傷し、LED の寿命が短くなる危険があります。実際、LED への入力エネルギーの約 75% が最終的に熱として失われます。
研究リーダー、KAUST教授 ガン・チャオチャンガン氏は、「LEDは効率と寿命が優れているため、光源として好まれている。しかし、小さな改良でさらに改良することができ、それは持続可能性に大きな違いを生む可能性がある。なぜなら、たとえ小さな改良でも、あらゆる場所で使用すると大きな効果があるからである」と述べた。同氏は、照明は世界の年間電力消費量の約20％を占めており、世界の温室効果ガス排出量の約6％に寄与していると付け加えた。
KACSTの未来エネルギー技術研究所のゼネラルマネージャーであり、この研究に貢献したハッサム・カセム博士は、「私たちの設計は、高い照明効率を維持しながらLED冷却を大幅に改善し、サウジアラビアにおける持続可能な照明の有望なソリューションとなっている。」と述べた。
一般的な LED 街路灯は、照らされる対象物に光を向けるため、地面を向いています。また、熱放射が LED 内に閉じ込められるように設計されています。一方、ナノPEでコーティングされた街路灯は、文字通り上下逆さまになり、照らされる対象物から遠ざかるように空に向けられます。
この逆転の理由は、NanoPE が、熱放射に最も関与する光である赤外光が通過し、可視光が反射されるように設計されているためです。この研究では、nanoPEでコーティングされたLED街路灯から放射される赤外線の80%以上がnanoPEを通過し、空に向かって継続することが示されました。対照的に、放出された可視光の 95% 以上が nanoPE で反射して地面に戻り、その下のエリアを照らします。
NanoPE は、世界で最も広く生産されているプラスチックであるポリエチレンをベースとしています。低波長の光（可視光）は反射し、高波長の光（赤外線）は透過するナノプラスチックを作成するために、科学者らは慎重にプラスチックに30nm（人間の髪の毛の太さの約1000分の1）の細孔を作り、さらにそれを引き伸ばして薄いシートに変形させた。