떨어지는 야간 기온은 작물, 장비 및 기반시설에 피해를 줄 수 있는 근본적인 사실입니다. 과학자 팀이 적외선의 다양한 파장을 선택적으로 흡수하고 반사하여 물체를 효과적으로 따뜻하게 유지하고 밤새 추운 기온으로 인한 손상으로부터 농작물과 인프라를 보호하는 새로운 유형의 필름을 만들었습니다.
지구의 대기는 특정 적외선 파장(예: 열 에너지)에 대해 투명합니다. 즉, 대기를 통과하여 극도로 추운 우주 온도까지 통과할 수 있습니다. 과학자들은 이 현상을 이용하여 건물의 복사 냉각 시스템을 개발하고 있지만 이는 표면 온도가 밤새 급격히 떨어지는 이유이기도 합니다.
이러한 온도 변동과 서리 및 이슬과 같은 후속 영향으로 인해 작물, 전력선, 기타 장비 및 인프라가 요소에 노출될 수 있습니다. 능동 난방을 위해서는 히터를 사용해야 하는 경우가 많으며 이는 에너지를 소비할 뿐만 아니라 환경에 큰 영향을 미칩니다.
그러나 새로운 연구에서 중국과학원의 과학자들은 수동적으로 작동하는 복사열 시스템을 만들었습니다. 연구팀은 다양한 파장의 빛을 선택적으로 반사하고 흡수하여 덮는 물체에 제공되는 따뜻함을 극대화하는 나노포토닉 필름을 만들었습니다. 핵심은 대기가 투명한 8~14미크론 범위의 파장은 반사하고, 5~8, 14~16범위(방사대)의 파장은 흡수하는 것이다.
이 필름은 게르마늄과 황화아연이 교대로 배열된 5개의 초박막 층으로 만들어졌습니다. 이 재료는 투명 창에서 0.91의 반사율을 가지며 복사 대역에서 0.7의 흡수율을 갖습니다. 실외 테스트에서 필름은 덮인 표면을 모든 파장을 반사하는 표면보다 2.1°C(3.8°F) 더 따뜻하게 유지하고 모든 파장을 흡수하는 표면보다 4.4°C(7.9°F) 더 따뜻하게 유지하는 데 성공했습니다.
담요나 기타 기본적인 덮개로 해결할 수 있는 문제처럼 들리지만 팀은 이 기술이 취약한 표면과 물체를 보호하는 데 훨씬 더 효과적이라고 말합니다. 또한, 이 기술을 건물에 설치하면 밤새 건물을 쾌적한 온도로 유지하는 동시에 에너지 비용도 절약할 수 있습니다.
이 연구는 Light: Science and Application 저널에 게재되었습니다.