Новое исследование, полученное в результате сотрудничества между Университетом науки и технологий имени короля Абдаллы (KAUST) и Городом науки и технологий имени короля Абдулазиза (KACST), показывает, как наноматериалы могут значительно сократить выбросы углерода светодиодными (светоизлучающими диодами) уличными фонарями. Исследовательская группа подсчитала, что, приняв эту технологию, только Соединенные Штаты могут сократить выбросы углекислого газа более чем на один миллион метрических тонн.
Результаты опубликованы в журнале Light: Science & Applications.
Наноматериал, называемый nanoPE, усиливает излучение теплового излучения с поверхности светодиода, чтобы снизить температуру светодиода. Светодиоды генерируют тепло, что повышает их температуру и создает риск повреждения электроники светодиода и сокращения срока службы светодиода. Фактически, около 75% входной энергии в светодиодах в конечном итоге теряется в виде тепла.
Руководитель исследования, профессор KAUST Цяоцян Гань, сказал: «Светодиоды являются предпочтительными источниками света из-за их превосходной эффективности и срока службы. Но небольшие усовершенствования могут улучшить их еще больше, и это может иметь большое значение для устойчивости, поскольку даже небольшие улучшения имеют большой эффект при повсеместном использовании».
Он добавил, что на освещение приходится около 20% годового потребления электроэнергии в мире и около 6% мировых выбросов парниковых газов.
Доктор Хуссам Касем, генеральный директор Института будущих энергетических технологий при KACST и участник исследования, добавил: «Наша разработка значительно улучшает охлаждение светодиодов, сохраняя при этом высокую эффективность освещения, что делает ее многообещающим решением для устойчивого освещения в Саудовской Аравии».
Типичные светодиодные уличные фонари направляют свой свет на объект, который нужно осветить, поэтому они направлены на землю. Они также сконструированы таким образом, что тепловое излучение остается внутри светодиода. С другой стороны, уличные фонари, покрытые nanoPE, буквально перевернуты вверх дном, так что они направлены в небо и от объекта, который нужно осветить.
Причина этой инверсии заключается в том, что NanoPE разработан таким образом, что инфракрасный свет, свет, наиболее ответственный за тепловое излучение , проходит через него, в то время как видимый свет отражается. Исследование показало, что более 80% инфракрасного света, излучаемого светодиодными уличными фонарями, покрытыми nanoPE, проходит через nanoPE и продолжает движение к небу. Напротив, более 95% излучаемого видимого света отражается от nanoPE и возвращается на землю, освещая область под ним.
NanoPE создан на основе полиэтилена, самого широко производимого пластика в мире. Чтобы создать нанопластик, который отражает свет с низкой длиной волны (видимый свет), но пропускает свет с высокой длиной волны (инфракрасный), ученые тщательно проделали 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.
