Исследователи KAUST разработали новый нанопластик для устойчивого уличного освещения
Новое исследование, проведенное в сотрудничестве между KAUST и Городом науки и технологий имени короля Абдель Азиза (KACST), показывает, как наноматериалы могут значительно снизить выбросы углерода в светодиодных уличных фонарях. По оценкам группы исследователей, приняв эту технологию, только Соединенные Штаты смогут сократить выбросы углекислого газа более чем на один миллион метрических тонн.
Наноматериал, называемый nanoPE, усиливает излучение теплового излучения с поверхности светодиода, снижая его температуру. Светодиоды выделяют тепло, которое повышает их температуру и может привести к повреждению электроники светодиода и сокращению срока его службы. Фактически, около 75% входной энергии светодиодов в конечном итоге теряется в виде тепла.
Руководитель исследования, профессор КАУСТ Цяоцян Ган, сказал: «Светодиоды являются предпочтительными источниками света из-за их превосходной эффективности и срока службы. Но небольшие улучшения могут улучшить их еще больше, и это может иметь большое значение для устойчивости, потому что даже небольшие улучшения имеют большой эффект при использовании повсюду», - сказал Ган. Он добавил, что освещение составляет примерно 20% годового потребления электроэнергии в мире и почти 6% глобальных выбросов парниковых газов.
Доктор Хусам Касем, генеральный директор Института будущих энергетических технологий при KACST и участник исследования, сказал: «Наша конструкция значительно улучшает охлаждение светодиодов, сохраняя при этом высокую эффективность освещения, что делает его многообещающим решением для устойчивого освещения в Саудовской Аравии».
Типичные светодиодные уличные фонари направляют свет на освещаемый объект, поэтому они направлены на землю. Они также сконструированы таким образом, что тепловое излучение остается внутри светодиода. С другой стороны, уличные фонари, покрытые наноПЭ, буквально переворачиваются так, что они направлены к небу, а не от освещаемого объекта.
Причина этой инверсии заключается в том, что NanoPE спроектирован таким образом, что инфракрасный свет, наиболее ответственный за тепловое излучение, проходит через него, а видимый свет отражается. Исследование показало, что более 80% инфракрасного света, излучаемого светодиодными уличными фонарями с наноПЭ, проходит через наноПЭ и направляется в небо. Напротив, более 95% излучаемого видимого света отражается от наноПЭ и возвращается обратно на землю, освещая территорию под ним.
NanoPE основан на полиэтилене, наиболее широко производимом пластике в мире. Чтобы создать нанопластик, который отражает свет с низкой длиной волны (видимый свет), но пропускает свет с высокой длиной волны (инфракрасный), ученые тщательно создали в пластике поры размером всего 30 нм — примерно в 1000 раз меньше толщины человеческого волоса, а также растянули и превратили его в более тонкий лист.