Новое исследование показывает, как наноматериалы могут значительно снизить выбросы углекислого газа при использовании светодиодных уличных фонарей. По оценкам исследовательской группы, внедрив эту технологию, только в США можно сократить выбросы углекислого газа более чем на миллион метрических тонн.
Наноматериал, названный nanoPE, усиливает испускание теплового излучения с поверхности светодиода, что позволяет снизить его температуру. Светодиоды выделяют тепло, что повышает их температуру и приводит к повреждению электроники и сокращению срока службы светодиода. В итоге около 75% потребляемой светодиодами энергии в конечном итоге теряется в виде тепла.
Руководитель исследования, профессор KAUST (Научно-технологический университет имени короля Абдаллы) Цяоцян Гань, сказал: «Светодиоды являются предпочтительными источниками света из-за их превосходной эффективности и срока службы. Но небольшие усовершенствования могут улучшить их ещё больше, и это может иметь большое значение для устойчивого развития, потому что даже небольшие усовершенствования имеют большой эффект при повсеместном использовании».
Он добавил, что на освещение приходится около 20% годового потребления электроэнергии в мире и почти 6% глобальных выбросов парниковых газов.
Доктор Хуссам Касем, генеральный директор Института энергетических технологий будущего при KACST (Научно-технического городка короля Абдулазиза) и автор исследования, добавил: «Наша конструкция значительно улучшает охлаждение светодиодов, сохраняя при этом высокую эффективность освещения, что делает её перспективным решением для экологичного освещения в Саудовской Аравии».
Типичные светодиодные уличные фонари направляют свой свет на освещаемый объект, поэтому они направлены на землю. Кроме того, их конструкция такова, что тепловое излучение задерживается внутри светодиода. С другой стороны, уличные фонари с покрытием nanoPE буквально перевёрнуты вверх ногами, поэтому их свет направлен в небо и в сторону от освещаемого объекта.
Причина такой инверсии заключается в том, что NanoPE разработан таким образом, что инфракрасный свет, из которого по большей части и состоит тепловое излучение, проходит сквозь него, а видимый свет отражается. Исследование показало, что более 80 % инфракрасного света, излучаемого светодиодными фонарями с покрытием nanoPE, проходит через nanoPE и устремляется в небо. В отличие от этого, более 95 % видимого света отражается от нанополиэтилена и возвращается на землю, освещая пространство под ним.
В основе NanoPE лежит полиэтилен, самый распространённый пластик в мире. Чтобы создать нанопластик, отражающий свет малой длины волны (видимый свет), но пропускающий свет большой длины волны (инфракрасный), учёные проделали в нём поры размером 30 нм, а также растянули и превратили его в более тонкий лист.
