Refroidisseur radiatif DIY développé pour servir de

La conception du refroidisseur à faire soi-même utilise du ruban adhésif Scotch® et du papier d'aluminium pour obtenir un refroidissement sans utiliser d'électricité ou de réfrigérants

SPIE - Société internationale d'optique et de photonique

image : Des scientifiques ont conçu une glacière sans carbone et sans énergie qui utilise les articles ménagers les plus courants : le ruban adhésif.Voir plus

Crédit : Jyotirmoy Mandal et Aaswath P. Raman, UCLA.

Le terme « effet de serre » est devenu une partie du lexique public il y a des décennies, grâce au discours en cours sur le changement climatique. Phénomène naturel, l'effet de serre décrit comment la chaleur du soleil, sous forme de rayonnement, est piégée par les gaz de l'atmosphère terrestre. Mais une grande quantité de rayonnement est encore perdue dans l'espace extra-atmosphérique, car ces longueurs d'onde sont mal absorbées par les gaz atmosphériques. Ces longueurs d'onde constituent un rayonnement infrarouge à grande longueur d'onde (LWIR).

L'exploitation de ce phénomène naturel pour refroidir des objets est connue sous le nom de refroidissement radiatif passif. En termes simples, le refroidissement radiatif passif consiste à placer un objet sous le ciel pour abaisser sa température. Plusieurs matériaux comme les peintures et les polymères ont été développés pour assurer un meilleur refroidissement radiatif, mais ceux-ci sont difficiles à fabriquer et ont des performances variables.

Cependant, dans une étude récente publiée dans le Journal of Photonics for Energy (JPE), des scientifiques de la Samueli School of Engineering de l'UCLA ont développé un refroidisseur radiatif à faire soi-même (familièrement, DIY) fait de matériaux ménagers comme du scotch et du papier d'aluminium. . Le dispositif est proposé comme standard de recherche. "Notre appareil est non seulement flexible, robuste, évolutif et peu coûteux, mais il est également créé à l'aide de matériaux disponibles dans le commerce. Cela le rend attrayant en tant qu'étalon pratique et reproductible qui possède une émittance sélective pour mesurer d'autres appareils et matériaux par rapport à", dit Aaswath P. Raman, un auteur correspondant de cette étude.

L'adhésif et le film plastique utilisés dans le ruban Scotch® ont des liaisons chimiques qui peuvent absorber et émettre de la chaleur dans les longueurs d'onde LWIR, ce qui en fait des choix attrayants pour les refroidisseurs radiatifs passifs. L'équipe de recherche a créé un design composé de deux couches de ruban adhésif sur une feuille d'aluminium. Ils ont ensuite pris des mesures optiques du refroidisseur et ont découvert que la conception avait une émittance infrarouge modérément sélective. La "sélectivité" fait ici référence à la proportion de chaleur perdue par le rayonnement LWIR dans une fenêtre atmosphérique primaire, par rapport au rayonnement à toutes les longueurs d'onde. Ils ont également testé une autre conception utilisant de l'argent recouvert de pulvérisation, car il absorbe moins de rayonnement solaire que la feuille d'aluminium.

Ils ont constaté que, la nuit, la conception en aluminium pouvait atteindre une baisse de température de 7°C en dessous de la température ambiante. Ils ont également vu que la conception en argent recouvert de pulvérisation pouvait atteindre une baisse de température de 2 à 3 ° C pendant la journée. Enfin, ils ont testé la première conception avec un écran de convection en polyéthylène (une couche supplémentaire pour réduire l'absorption de chaleur) et ont découvert qu'ils pouvaient atteindre une chute de température allant jusqu'à 11 °C. "La grande chute de température que nous avons obtenue peut être davantage utilisée pour générer de l'électricité grâce à des processus thermoélectriques", explique Jyotirmoy Mandal, l'autre auteur correspondant.

La partie la plus importante de l'étude est peut-être sa reproductibilité. La grande disponibilité et la cohérence de la production du ruban adhésif 3M en font une norme fiable pour les refroidisseurs thermiques. La feuille d'aluminium est également facilement disponible avec des propriétés relativement constantes d'une marque à l'autre. Ces facteurs contribuent à l'argument en faveur de l'utilisation de la conception du ruban adhésif et de la feuille de scotch comme référence standard pour toutes les futures conceptions de refroidisseurs thermiques. Il n'y a pas non plus de limites claires à l'heure actuelle pour classer la sélectivité d'un émetteur thermique. Cette conception pourrait servir de tel seuil.

Le rédacteur en chef associé de JPE, Peter Bermel, note : "Ce travail présente un moyen potentiellement percutant de" démocratiser "le refroidissement radiatif pour un large éventail d'applications à faible coût dans les environnements de recherche." Pour encourager son adoption en tant que norme, l'équipe de recherche a rendu publiques en ligne les données de leurs expériences approfondies sur les performances optiques de la conception.

Lisez l'article en libre accès de Xin Huang, Jyotirmoy Mandal et Aaswath P. Raman, "Do-it-yourself radiative cooler as a radiative cooling standard and cooling component for device design," J. Photon. Énergie12 (1), 012112 (2021), doi 10.1117/1.JPE.12.012112. L'article fait partie de la série spéciale JPE sur le refroidissement radiatif, éditée par Aaswath P. Raman (Université de Californie, Los Angeles), Xiaobo Yin (Université du Colorado, Boulder) et Peter Bermel (Université Purdue).

Journal de la photonique pour l'énergie

10.1117/1.JPE.12.012112

Étude expérimentale

Refroidisseur radiatif à faire soi-même en tant que norme de refroidissement radiatif et composant de refroidissement pour la conception d'appareils

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