Команда исследователей из Гонконга разработала систему пассивного радиационного излучения на основе керамики с высоким показателем рассеяния света и почти идеальной отражательной способностью: 99,6%. Вдобавок материал устойчив к погодным условиям и обладает высокой механической прочностью. К этому открытию ученых подтолкнуло изучение хитинового покрытия самых белых жуков-хрущей.

«Природа дарит нам огромное множество замысловатых конструкций, эффективных систем и устойчивых решений, которые развивались миллионы лет. Тщательно изучив эти природные феномены, мы можем обнаружить инновационные идеи и принципы, которые можно применять на практике», — сказал профессор Ван Цзуанькай, соавтор статьи, опубликованной в Science.

В данном случае, речь идет о жуках рода Cyphochilus, обитающих в Юго-Восточной Азии и отличающихся чешуйками белого цвета. Любопытно то, что экзоскелет жука под этой чешуей окрашен в черный цвет, то есть достигается весьма высокая степень непрозрачности.

Исследование природных методов рассеяния и натолкнуло ученых на мысль создать охлаждающую керамику с иерархической пористой структурой. Второй источник вдохновения ученых — эффект Лейденфроста, при котором жидкость, соприкасаясь с очень горячей твердой поверхностью, образует слой пара, замедляющий выкипание.

В области прикладных систем охлаждения это явление часто оставляют без внимания. Впервые эффект Лейденфроста был учтен и нейтрализован в системе пассивного радиационного охлаждения, пишет Science Daily.

Получившийся керамический материал демонстрирует высокую гидрофильность, обеспечивает мгновенное распределение и быстрое проникновение капель через пористую структуру материала. В итоге в процессе испарения при температуре выше 800 °C эффект Лейденфроста подавляется, а отражательная способность достигает 99,6%.

«Прорыв в изучении охлаждающей керамики показывает практичность и многогранность нашего подхода, — сказал профессор Ван. — Наша керамика не только демонстрирует превосходные характеристики охлаждения благодаря вдохновленной природой структуре белого жука-хруща, но также обладает ценными свойствами, такими как самоочищение, высокая механическая прочность и подавление эффекта Лейденфроста. Все эти параметры делают материал пригодным к применению в реальных условиях».