ציפוי חכם בהשראת עננים מציע חימום וקירור לפי דרישה – ללא צורך בחשמל

This post is also available in: English (אנגלית)

צוות חוקרים מאוניברסיטת אלטו בפינלנד פיתח חומר דק במיוחד המסוגל לעבור במהירות בין מצבי חימום וקירור – מבלי להתגלות על ידי מצלמות תרמיות. ההשראה לפיתוח הגיעה מענני קומולוס, שמחליפים את בהירותם בהתאם לתנאי הסביבה, והטכנולוגיה עשויה להציע פתרון פאסיבי וללא שימוש באנרגיה לניהול חום במבנים, כלי רכב ואפילו בטכנולוגיות הסוואה מתקדמות.

בלב ההמצאה נמצאת מטא-משטח ננומטרי – בעובי של מאות ננומטרים בלבד – שמסוגל להיראות לבן בוהק במצב אחד, ואפור כהה במצב אחר. במצב הלבן, המשטח מחזיר את קרינת השמש ביעילות גבוהה במיוחד, ובכך מקרר את המשטח שמתחתיו. במקביל, הוא כמעט ואינו פולט קרינה תרמית הניתנת לזיהוי במצלמות אינפרה-אדום. לעומת זאת, במצב האפור, החומר סופג את אור השמש בעוצמה גבוהה אף יותר ממשטחים שחורים רגילים, ומתחמם במהירות – אך עדיין שומר על "הסוואה תרמית" ואינו פולט חום בתחום הנראה למערכות תרמיות.

לפי ההודעה לעיתונות, ההתנהגות הדו-כיוונית הזו מתאפשרת הודות לרשת ננו-מבנית מתוחכמת המשלבת מבני מתכת זעירים שמתמרנים את האור בדרכים מורכבות. ההחזר הלבן נוצר כתוצאה מ-polarizonic reflection, בעוד שהמצב האפור "לוכד" את האור, ממיר אותו לחום, אך שומר על רמת קרינה נמוכה בתחום ה־8–13 מיקרון – מה שהופך אותו כמעט בלתי נראה למערכות אינפרה-אדום.

בהשוואה לציפויים תרמיים מסורתיים, מדובר בקפיצת מדרגה: ציפויים לבנים כמו טיטניום דיאוקסיד אמנם מחזירים אור שמש, אך בולטים מאוד בצילום תרמי, ואילו ציפויים שחורים פולטים חום ונחשפים בקלות. המטא-משטח החדש מתגבר על שתי הבעיות הללו.

הודות לפרופיל הדק והיכולת לפעול באופן פאסיבי – ללא צורך באנרגיה חיצונית – ניתן לשלב את החומר בקלות בחזיתות מבנים, בביגוד חכם, או כחומר הסוואה טרמית לרחפנים. בעתיד ייתכן שהמעבר בין המצבים יתבצע חשמלית או בתגובה לשינויי סביבה.

המחקר פורסם בכתב העת Advanced Materials ביוני 2025.