В UIUC напечатали прототип ткани из нанокомпозита ZrO2 для пассивного охлаждения и генерации энергии

Инженеры Инженерного колледжа Грейнджера при Иллинойсском университете в Урбане-Шампейне разработали прототип печатного текстиля, который объединяет пассивное дневное радиационное охлаждение и сбор трибоэлектрической энергии в одном материале. Как сообщается в журнале Advanced Science, композитная система создана на основе наночастиц диоксида циркония (ZrO2), что позволило исключить многослойную компоновку для раздельного оптического и электрического отклика doi.orgAdvanced Sciencedoi.orgОткрыть источник ↗.

Материал наносили методом прямой струйной печати (DIW), формируя волокнистую структуру с контролем геометрии. Полученный текстиль сохраняет гибкость, воздухопроницаемость и устойчивость к стирке. Благодаря высокому показателю преломления и диэлектрической поляризуемости ZrO2 образец продемонстрировал коэффициент отражения солнечного излучения 96% и излучательную способность в среднем инфракрасном диапазоне 97% doi.orgAdvanced Sciencedoi.orgОткрыть источник ↗.

Радиационное охлаждение ниже температуры воздуха

Во время испытаний на открытом воздухе под прямыми солнечными лучами напечатанная ткань продемонстрировала пассивное радиационное охлаждение. Температура образца опускалась на 3–6 °C ниже температуры окружающего воздуха doi.orgAdvanced Sciencedoi.orgОткрыть источник ↗.

Эффект достигается за счет рассеяния солнечных лучей наночастицами диоксида циркония и сброса тепла через окно прозрачности атмосферы без привлечения внешних источников питания. Оптические свойства сохраняются в едином объеме композита без деградации механической гибкости полотна doi.orgAdvanced Sciencedoi.orgОткрыть источник ↗.

Трибоэлектрическая генерация и регулирование тепла

Помимо охлаждения, материал работает в режиме трибоэлектрического наногенератора, вырабатывая заряд от механических движений. В ходе тестов прототип показал пиковую плотность мощности 47 мВт/м² и сохранил стабильные выходные электрические параметры на протяжении 30 000 рабочих циклов doi.orgAdvanced Sciencedoi.orgОткрыть источник ↗.

Авторы подтвердили возможность терморегуляции за счет движений: генерируемые трибоэлектрические сигналы могут активировать резистивный нагрев (джоулево тепло) по требованию doi.orgAdvanced Sciencedoi.orgОткрыть источник ↗. Это обеспечивает переключение между пассивным охлаждением и активным подогревом в зависимости от двигательной активности носителя doi.orgAdvanced Sciencedoi.orgОткрыть источник ↗.