夜間の気温の低下は、農作物、設備、インフラに損害を与える可能性があるという基本的な事実です。科学者チームは、さまざまな波長の赤外線を選択的に吸収および反射して物体を効果的に保温し、夜間の低温による被害から作物やインフラを保護する新しいタイプのフィルムを開発しました。

地球の大気は、特定の赤外線波長 (つまり、熱エネルギー) を透過します。これは、赤外線が大気を直接通過して、極度に低い温度の宇宙に到達できることを意味します。科学者たちはこの現象を利用して建物の放射冷却システムを開発していますが、これは一晩で表面温度が劇的に低下する理由でもあります。

これらの温度変動とその後の霜や露などの影響は、風雨にさらされた作物、送電線、その他の機器やインフラに損傷を与える可能性があります。積極的な暖房にはヒーターの使用が必要になることが多く、これはエネルギーを消費するだけでなく、環境にも大きな影響を与えます。

しかし、新しい研究で、中国科学院の科学者たちは受動的に作動する輻射暖房システムを開発した。研究チームは、異なる波長の光を選択的に反射および吸収し、覆う対象物に与えられる暖かさを最大化するナノフォトニックフィルムを作成しました。重要なのは、大気が透明な場合は 8 ～ 14 ミクロンの範囲の波長を反射し、5 ～ 8 および 14 ～ 16 の範囲 (放射帯域) の波長は吸収することです。

このフィルムは、ゲルマニウムと硫化亜鉛を交互に重ねた 5 つの極薄層から作られています。これらの材料は、透明窓での反射率が 0.91、放射帯域での吸収率が 0.7 です。屋外テストでは、フィルムは覆われた表面をすべての波長を反射する表面より 2.1°C (3.8°F) 暖かく、すべての波長を吸収する表面より 4.4°C (7.9°F) 暖かく保つことに成功しました。

毛布やその他の基本的なカバーで解決できる問題のように思えますが、研究チームは、この技術は傷つきやすい表面や物体を保護するのにはるかに効果的だと述べています。さらに、この技術を建物に設置すると、建物を一晩中快適な温度に保ちながら、光熱費を大幅に節約できます。

この研究は、『Light: Science and Applications』誌に掲載されました。