Dalende nachttemperaturen zijn een fundamenteel feit, dat schade kan toebrengen aan gewassen, apparatuur en infrastructuur. Een team van wetenschappers heeft een nieuw type film ontwikkeld dat selectief verschillende golflengten van infrarood licht absorbeert en reflecteert om objecten effectief warm te houden, waardoor gewassen en infrastructuur worden beschermd tegen schade veroorzaakt door koude nachten.
De atmosfeer van de aarde is transparant voor bepaalde infrarode golflengten (d.w.z. thermische energie), wat betekent dat ze dwars door de atmosfeer kunnen gaan en de extreem koude temperaturen van de ruimte kunnen bereiken. Wetenschappers maken gebruik van dit fenomeen om stralingskoelsystemen voor gebouwen te ontwikkelen, maar het is ook de reden waarom de oppervlaktetemperatuur van de ene op de andere dag dramatisch daalt.
Deze temperatuurschommelingen en de daaropvolgende gevolgen zoals vorst en dauw kunnen gewassen, elektriciteitsleidingen en andere apparatuur en infrastructuur beschadigen die aan de elementen worden blootgesteld. Bij actief verwarmen zijn vaak verwarmingstoestellen nodig, die niet alleen energie verbruiken, maar ook een enorme impact hebben op het milieu.
Maar in een nieuwe studie hebben wetenschappers van de Chinese Academie van Wetenschappen een stralingsverwarmingssysteem gecreëerd dat passief werkt. Het onderzoeksteam creëerde een nanofotonische film die selectief verschillende golflengten van licht reflecteert en absorbeert om de warmte die wordt afgegeven aan het object dat het bedekt te maximaliseren. De sleutel is om golflengten in het bereik van 8 tot 14 micron te reflecteren waar de atmosfeer transparant is, terwijl golflengten in het bereik van 5 tot 8 en 14 tot 16 micron (stralingsbanden) worden geabsorbeerd.
De film is gemaakt van vijf ultradunne lagen afwisselend germanium en zinksulfide. Deze materialen hebben een reflectievermogen van 0,91 in het transparante venster en een absorptievermogen van 0,7 in de stralingsband. Bij buitentests hield de film het bedekte oppervlak met succes 2,1 °C (3,8 °F) warmer dan een oppervlak dat alle golflengten weerkaatste en 4,4 °C (7,9 °F) warmer dan een oppervlak dat alle golflengten absorbeerde.
Het klinkt als een probleem dat een deken of andere basisbedekking zou kunnen oplossen, maar het team zegt dat deze technologie veel effectiever is in het beschermen van kwetsbare oppervlakken en objecten. Als deze technologie op een gebouw wordt geïnstalleerd, kan deze bovendien het gebouw 's nachts op een comfortabele temperatuur houden en tegelijkertijd een fortuin besparen op de energierekening.
Het onderzoek werd gepubliceerd in het tijdschrift Light: Science and Applications.