Tanki film čuva usjeve od zimskih hladnoća

Zagrijavanje je igralo ključnu ulogu u raznim industrijskim i poljoprivrednim procesima kroz povijest. Noćne hladnoće predstavljaju poseban izazov zbog odsutnosti sunčevog zračenja. Tijekom noći, izravan gubitak topline zračenjem u vanjski prostor može uzrokovati pad temperature ispod nule, što predstavlja značajnu prijetnju poljoprivredi.

Tradicionalno se postizanje noćnog zagrijavanja oslanjalo na aktivne električne grijače, koji pridonose značajnoj potrošnji energije i povećanoj emisiji ugljika. Pasivne metode zagrijavanja, uključujući izolacijske pokrivače i filmove s niskom emisijom, dolaze s ograničenjima, kao što je neoptimalna učinkovitost i ukupni pozitivni neto gubitak topline.

U novom radu objavljenom u časopisu Light: Science & Applications, tim znanstvenika, predvođen profesorom Qiangom Lijem sa Sveučilišta Zhejiang u Kini, predložio je strategiju noćnog radijacijskog zagrijavanja temeljenu na nanofotonskoj kontroli. Ova strategija pasivno potiskuje toplinsko zračenje objekata dok aktivno koristi energiju u pojasima atmosferskog zračenja (5–8 μm i 14–16 μm).

Postizanje ove strategije uključuje pokrivanje ciljane površine tankim filmom koji pokazuje visoku refleksiju, kako bi se kontrolirao protok energije zračenja i učinkovito podiglo ciljnu temperaturu.

Istraživači su dizajnirali i proizveli uređaj koristeći supstrat koji apsorbira širokopojasno infracrvenu zračenje u kombinaciji s filmovima jednodimenzionalnih fotonskih kristala germanija i cink sulfida.

Zatim je provedeno vanjsko toplinsko ispitivanje, koje je otkrilo da je pokrivanjem SR filma temperatura mete porasla za 2,1°C/4,4°C u usporedbi sa širokopojasnom reflektirajućom (low-e) površinom i širokopojasnom apsorpcijskom površinom.

Studija je također procijenila potencijalnu primjenu ove strategije noćnog zagrijavanja u gradovima s različitim klimatskim uvjetima, ukazujući na značajne godišnje uštede električne energije.