Температураны қолайлы диапазонға реттеу үшін көп энергия қажет. Сондықтан қазіргі уақытта үлкен зерттеу жұмыстары дене температурасын энергия шығынынсыз төмендете алатын пассивті жеке жылуды басқару технологияларын жасауға арналған. Бұрынғы зерттеушілер тоқыма бұйымдарын салқындату үшін әртүрлі жобалау әдістерін ұсынғанымен, тоқыма негізіндегі күндізгі радиациялық салқындату қоршаған орта температурасынан төмен болған жоқ. Жаңа зерттеу жібектің оптикалық қасиеттері оның қабатты микроқұрылымына байланысты екенін көрсетеді, бұл зерттеушілерге күндізгі радиациялық салқындатуды зерттеуге перспективалы бағыт береді.

Жақында Нанкин университеті мен Стэнфорд университетінің зерттеу тобы жібектің наноөңдеуін молекулалық байланыстырушы дизайн және ұзартылатын байланыстырушы агент көмегімен батырылған жабын әдісі арқылы зерттеді және жібек наноөңдеу қоршаған ортадан тыс күндізгі радиациялық салқындатуға қол жеткізе алатынын дәлелдеді. Қатысты зерттеулер Nature Nanotechnology журналында «Наноөңделген жібек негізіндегі су астындағы күндізгі радиациялық салқындату тоқыма» деген тақырыппен жарияланды.

Нано-жібек дизайны

Зерттеушілер жібекті созылатын ілінісу агентінің көмегімен жабынмен өңдеді және жібек өзінің бастапқы тозуға жарамдылығын сақтап қалды. Сонымен қатар, ультра күлгін жолағында шағылыстыру қабілетін жақсарту үшін жоғары сыну көрсеткіші бар бейорганикалық оксидтің нанобөлшектері байланыстырушы агентті пайдаланып, молекулалық байланыс стратегиясы арқылы жібекпен байланыстырылды. Сонымен қатар, визибон-жақын инфрақызыл диапазонның шағылыстыруы да жақсарады және бүкіл күн спектріндегі жібектің жалпы шағылыуы шамамен 95% жетуі мүмкін.

Наножібек үшін күндізгі радиациялық салқындату дизайны

Дайындау және сипаттау

Mie шашырау теориясы бөлшектердің өлшеміне байланысты УК спектріндегі Al2O3 бөлшектерінің шашырау тиімділігін есептеу үшін қолданылды, ал келесі эксперименттер үшін өлшемі шамамен 300 нм болатын Al2O3 нанобөлшектері анықталды. Байланыстырушы агент ретінде тетрабутилтитанат таңдалды және Al2O3 бөлшектері жібекке бекітілді. Тетрабутилтитанаттың Al2O3 бетінде гидроксил тобымен сутегі байланысын құра алатыны және Al2O3 бөлшектерінің агломерациясын азайтатыны анықталды. Сонымен қатар, тетрабутилтитанат жібектегі амин қышқылдарымен күшті коваленттік байланыс түзе алады. Сондықтан, Al2O3 бөлшектері мен жібек арасындағы күшті адгезия осы молекулалық байланысты жобалау стратегиясы арқылы қалыптасады.

Нано-жібекті дайындау және сипаттау

Өнімділік сынағы

Зерттеушілер табиғи және наножібек жібекті үздіксіз радиациялық салқындату кезінде 22 сағат бойы сынады. Зерттеу нәтижесінде жылу бөлінуіне байланысты табиғи жібектің температурасы түнде қоршаған орта температурасынан төмен болатыны анықталды, бірақ күндізгі уақытта (9:00 ~17:00) оның температурасы әдетте қоршаған орта температурасынан жоғары болады. Керісінше, наножібектің температурасы күндіз де, түнде де қоршаған орта температурасынан тұрақты түрде төмен болды, ал наножібектің орташа температурасы күн сәулесі 800 Вт·м-2-ден асқан кезде 15:00-де қоршаған ауа температурасынан әлі де шамамен 3.5 °C төмен болды.

Табиғи жібек пен нано жібектің радиациялық салқындату өнімділігін сынау

Зерттеушілер сондай-ақ күн сәулесіндегі имитацияланған теріні жабатын жібектің салқындату қасиеттерін сынады. Симулирленген тері силиконды резеңке оқшауланған икемді жылытқыштан тұрады. Нәтижелер симуляцияланған тері нано-жібекпен жабылған кезде терінің температурасы табиғи жібекпен немесе мақтамен қапталған модельденген теріге қарағанда сәйкесінше шамамен 8 ℃ және 12.5 ℃ төмен екенін көрсетті. Жоғарыда келтірілген нәтижелер наножібектің күн сәулесінің жақсы шағылысуының және оның жылулық радиациялық қасиеттерінің үйлесуі арқасында тамаша салқындату қасиеттеріне ие екенін көрсетеді, бұл жылуды барынша азайтады және бұл қасиеттерге наноөңдеу әсер етпейді.

Зерттеушілер сонымен қатар жібектің қаншалықты ыңғайлы екенін тексерді. Нәтижелер нано-жібектің су буының өткізгіштігі табиғи жібек пен Тывекке ұқсас, бірақ мақтадан сәл жоғары екенін көрсетті. Al2O3 нанобөлшектерінің жабыны астында жібектің өзек сору қашықтығы бұрынғысынша 10 мм, табиғи жібекпен салыстырылады; Жібек матаның жууға жарамдылығы жуу және күнде кептіру арқылы тексерілді.

Нано жібектің термиялық және тозуға төзімділік сынағы