Les chercheurs scientifiques s#39inspirent de l#39éclat de la nature pour chercher à développer des remedies transformatrices aux défis non résolus. Le professeur WANG Zuankai, vice-président associé (recherche et innovation) et professeur titulaire du département de génie mécanique de l#39Université polytechnique de Hong Kong (PolyU), a méticuleusement exploré les subtilités de la nature et réalisé des découvertes remarquables avec des programs très significatives dans le monde réel. Ses recherches récemment publiées sur la céramique de refroidissement traduisent avec succès de nouvelles découvertes en programs durables.
Les résultats de son projet de recherche « Céramique de refroidissement radiative passive structurée hiérarchiquement avec une réflectivité solaire élevée » ont été publiés dans la revue Science. En collaboration avec le professeur Christopher CHAO, vice-président (recherche et innovation), professeur titulaire de la chaire de génie thermique et environnemental de PolyU et co-auteur de l#39posting, le professeur Wang a collaboré avec une équipe de recherche de la Metropolis College de Hong Kong sur cette innovation.
Avec un engagement inébranlable en faveur de la recherche transformatrice, l#39équipe de recherche dirigée par les professeurs Chao et Wang a développé une céramique de refroidissement radiatif passif (céramique de refroidissement) capable d#39obtenir une diffusion de la lumière très efficace et une réflectivité solaire presque parfaite de 99,6 %. Ce matériau de refroidissement radiatif passif démontre un potentiel d#39économie d#39énergie prometteur avec une résistance aux intempéries et une résistance mécanique élevée, réduisant ainsi la demande de refroidissement d#39un environnement intérieur.
« Notre travail sur le refroidissement de la céramique illustre le pouvoir de l#39apprentissage de la mother nature. Il comble une lacune importante dans la recherche en matière de refroidissement radiatif passif, en particulier la réflectivité solaire élevée. S#39inspirant de la bioblancheur observée chez le coléoptère le as well as blanc, les chercheurs ont optimisé la conception du système de diffusion, conduisant à une augmentation significative de la réflectivité solaire », a déclaré le professeur Wang.
Bmatériau inspiré du scarabée pour atteindre 99,6 % de réflectivité solaire
Cette innovation est difficulty de la framework biologique complexe de Cyphochilus, le coléoptère le furthermore blanc connu. Sur la foundation d#39une étude du système de diffusion trouvé dans les écailles du coléoptère, la céramique de refroidissement a été conçue avec une framework hiérarchiquement poreuse. Ce système inspiré de la nature est facile à fabriquer et offre d#39excellentes performances de refroidissement diurne, réduisant ainsi la consommation d#39énergie pour le refroidissement intérieur.
« La mother nature nous offre une abondance de conceptions complexes, de systèmes efficaces et de alternatives durables qui ont évolué au fil des thousands and thousands d#39années. Grâce à une étude minutieuse de ces phénomènes naturels, nous pouvons découvrir des idées et des principes innovants qui peuvent être traduits en programs pratiques », a déclaré le professeur. Wang.
Cette céramique de refroidissement illustre également l#39amour thermique structuré (STA) pionnier du professeur Wang, qui a le potentiel de permettre un refroidissement efficace par eau à des températures solides ultra élevées – une propriété inexplorée. Son précédent projet de recherche, « Inhiber l#39effet Leidenfrost au-dessus de 1 000 °C pour un refroidissement thermique soutenu », abordait les défis de longue date posés par l#39effet Leidenfrost.
Lorsque la température dépasse le issue de Leidenfrost, une couche de vapeur carry on se forme entre un solide et un liquide, entraînant une diminution du transfert de chaleur en raison d#39une résistance thermique accrue. Le STA innovant du professeur Wang offre le potentiel de mettre en œuvre un refroidissement liquide efficace à des températures extrêmement élevées.
Première enquête sur l#39effet Leidenfrost
Dans les programs impliquant le refroidissement par évaporation, l#39conversation entre l#39eau et les surfaces à haute température est un phénomène critique mais souvent négligé. Par conséquent, la suppression de l’effet Leidenfrost constitue une étape majeure dans le développement réussi de cette céramique rafraîchissante, en in addition de sa blancheur bio-inspirée et de sa haute réflectivité solaire.
La céramique de refroidissement présente une superhydrophilie, permettant une propagation immédiate des gouttelettes et facilitant une imprégnation rapide des gouttelettes grâce à sa composition poreuse interconnectée. En conséquence, la céramique de refroidissement inhibe l#39effet Leidenfrost à des températures supérieures à 800°C pendant le processus de refroidissement par évaporation.
« L#39un des facteurs clés contribuant au succès de la céramique de refroidissement est sa framework poreuse hiérarchique, semblable à la membrane poreuse utilisée dans la conception STA. C#39est cette structure complexe qui permet à la céramique d#39aspirer et d#39évaporer efficacement le liquide, et ainsi efficacement inhibant l#39effet Leidenfrost », a déclaré le professeur Wang.
C#39est la première fois que l#39effet Leidenfrost est étudié dans le domaine des matériaux de refroidissement radiatif passif. Cette nouvelle exploration élargit les horizons de la conception de matériaux de refroidissement radiatif passif et fournit également de nouvelles views pour le développement et l#39application de STA.
L#39ingéniosité de la céramique de refroidissement réside dans sa capacité à réaliser de multiples fonctionnalités grâce à une fabrication et une manipulation simples. Ses principales caractéristiques, notamment sa haute résistance aux intempéries, sa robustesse mécanique, sa capacité à réduire l#39effet Leidenfrost, sa recyclabilité favorable et sa couleur, contribuent à ses purposes pratiques dans divers scénarios et constructions de bâtiments. Grâce à son aptitude à la commercialisation et aux programs extérieures à long terme, il possède également des avantages en termes de rentabilité, de durabilité et de polyvalence.
La character inspire la découverte scientifique et stimule le développement de answers percutantes grâce à de nouveaux matériaux, dispositifs et systèmes. C#39est également la eyesight du Centre de recherche pour les sciences et l#39ingénierie inspirées de la character de PolyU, dirigé par le professeur Wang. Le Centre est considéré comme un pôle dynamique d#39innovation et de collaboration, tirant parti de l#39éclat de la nature pour créer des alternatives transformatrices aux défis sociétaux et environnementaux.
« Cette percée dans la recherche sur la céramique de refroidissement illustre le caractère pratique et la polyvalence de notre approche. La céramique de refroidissement présente non seulement des performances de refroidissement exceptionnelles grâce à sa framework bio-inspirée du scarabée blanc, mais possède également des caractéristiques précieuses telles que des propriétés autonettoyantes, une résistance mécanique robuste et Dépression à effet Leidenfrost. Toutes ces caractéristiques la rendent prête pour des applications réelles », a déclaré le professeur Wang.
