Nu de zomer overgaat in de herfst, zullen veel mensen de airconditioning uitzetten en de verwarming aanzetten. Maar traditionele verwarmings- en koelingssystemen zijn energie-intensief, en omdat ze doorgaans op fossiele brandstoffen draaien, zijn ze niet duurzaam. Door een kameleon in de woestijn na te bootsen, rapporteert een team in Nano Letters heeft een energiezuinige, kosteneffectieve coating ontwikkeld. Het materiaal zou gebouwen in de zomer koel kunnen houden, of warm in de winter, zonder extra energie.

Veel woestijnwezens hebben gespecialiseerde aanpassingen waardoor ze kunnen overleven in barre omgevingen met grote dagelijkse temperatuurschommelingen. De Namaqua-kameleon uit het zuidwesten van Afrika verandert bijvoorbeeld van kleur om zijn lichaamstemperatuur te reguleren als de omstandigheden veranderen. De beestjes zien er bij hoge temperaturen lichtgrijs uit om zonlicht te reflecteren en koel te blijven. Zodra ze afkoelen, worden ze donkerbruin om warmte te absorberen.

Dit unieke vermogen is een natuurlijk voorbeeld van passieve temperatuurbeheersing – een fenomeen dat kan worden aangepast om energiezuinigere gebouwen te creëren. Maar veel systemen, zoals verkoelende verf of gekleurde stalen tegels, zijn alleen ontworpen om gebouwen koel of warm te houden, en kunnen niet schakelen tussen 'modi'.

Geïnspireerd door de Namaqua-kameleon wilden Fuqiang Wang en collega's een kleurveranderende coating creëren die zich zou aanpassen als de buitentemperatuur fluctueert.

Om de coating te maken, mengden onderzoekers thermochrome microcapsules, gespecialiseerde microdeeltjes en bindmiddelen om een ​​suspensie te vormen, die ze op een metalen oppervlak spotten of borstelden. Bij verhitting tot 68 graden Fahrenheit begon het oppervlak te veranderen van donker naar lichtgrijs. Zodra het 86 graden bereikte, reflecteerde de lichtgekleurde film tot 93% van de zonnestraling. Zelfs bij verhitting boven de 175 graden gedurende een hele dag vertoonde het materiaal geen tekenen van schade. Vervolgens testte het team het samen met drie conventionele coatings (gewone witte verf, een passieve stralingskoelende verf en blauwe stalen tegels) in buitentests op miniatuurgebouwen van hondenhokformaat gedurende alle vier de seizoenen.

• In de winter was de nieuwe coating iets warmer dan het passieve stralingskoelingssysteem, hoewel beide onder warmere omstandigheden vergelijkbare temperaturen behielden.
• In de zomer was de nieuwe coating aanzienlijk koeler dan de witte verf en stalen tegels.
• Tijdens de lente en de herfst was de nieuwe coating het enige systeem dat zich kon aanpassen aan de sterk fluctuerende temperatuurschommelingen, waarbij de hele dag werd overgeschakeld van verwarming naar koeling.

De onderzoekers zeggen dat dit kleurveranderende systeem een ​​aanzienlijke hoeveelheid energie zou kunnen besparen voor regio's die meerdere seizoenen kennen, terwijl het toch goedkoop en gemakkelijk te produceren is.

Meer informatie: "Warm in de winter en koel in de zomer" Schaalbare, op biokameleons geïnspireerde temperatuuradaptieve coating met eenvoudige voorbereiding en constructie, Nano Letters (2023). DOI:10.1021/acs.nanolett.3c02733

Journaalinformatie: Nanobrieven

Aangeboden door American Chemical Society