発光材料は都市を冷却し、街路を照らすことができる

Oct 27, 2023

電気がなくても暗闇で光る都市を想像してみてください。 発光材料のおかげで、いつかこれが現実になるかもしれません。

このような材料はすでに非常照明、街路標識、装飾品に使用されています。 しかし、いつかそれらは私たちの都市を冷却し、同時に電力使用量を削減するために使用される可能性があります。

冷却効果:都市のヒートアイランドが形成されるのは、都市が鉄鋼の建物やアスファルトの道路や駐車場など、熱を吸収する物質が密集しているためです。 これらの材料は太陽からのエネルギーを吸収し、熱として放出します。

物事を涼しく保つために、研究者たちは放射冷却などの複雑な技術や、屋上を白い冷却紙で覆う、超白色のペイントで塗装するなどの単純な解決策を考案しています。

「それは環境にとって良いことです。技術を改善できれば、エネルギーの使用量を減らすことができます。やる価値があります。」

しかし、一部の科学者は、白い絵の具は発光材料と混合するとより効果的になるため、光輝材料の方がより良い選択肢であると主張しています。

「[表面]を可能な限り反射させることはできます。しかし、それを超えることはできますか? アイデアは、エネルギーを伝達する別の方法として持続発光を使用して、それを少し超えられるかもしれないということです…。興味深いですね。」アリゾナ州立大学の機械エンジニア、パトリック・E・フェラン氏はKnowable誌に語った。

熱ではなく光:ローレンス・バークレー研究所の研究者たちは、寒色をさらに寒色にすることでこの理論を探求しました。 基本的に、発光材料は熱ではなく光としてエネルギーを放出します。

現在は退職した環境物理学者ポール・バーダール率いる研究チームは、太陽光で発光する合成ルビーを実験した。 彼らは、合成ルビーを配合した表面は、同様の色のルビー素材を含まない素材と比較して、太陽光の下で温度が低いことを発見しました。

次に、彼らはコンクリートにいくつかの発光材料を加えることを試みました。 彼らは、同じ色の非発光コンクリートと比較して、発光材料が周囲の気温を摂氏 3.3 度、つまり華氏約 6 度も下げることができることを発見しました。

「環境にとってはより良いことだ」とバーダール氏はノウアブル誌に語った。 「テクノロジーを改善できれば、エネルギーの使用量を減らすことができます。これは、やる価値のあることです。」

しかし、屋根の塗り替えを人々に強いるには、発光材料が数度以上の熱をカットする必要がある――それが二重の目的でない限り。

セルフパワーライト:発光材料は、太陽から吸収されるエネルギーの一部を熱ではなく光に変換することで都市の屋外温度を下げることに加えて、都市の道路や歩道を照らすことでエネルギー消費を削減することもできます。

ヨーロッパのいくつかの町ではすでに暗闇で光る自転車レーンを導入しており、一部の研究者は道路標識に蓄光塗料を利用することを検討している。 光る建物は街灯の必要性をさらに減らす可能性があるとノウアブル誌は報じている。

屋外照明は多くのエネルギーを消費します（エネルギー省によると、米国では 1.3 京 BTU）。そのため、状況によっては、光る塗料のような低エネルギーの代替品が効果をもたらす可能性があります。

ペルージャ大学の建築技師、アンナ・ラウラ・ピセロ氏は、発光塗料がどれほどの影響を与えるかを正確に知りたいと考えていました。

彼女の研究室は、暗闇で光る塗料を作成し、それを使って駅近くの公共道路をペイントした場合に何が起こるかをモデル化しました。 彼らは、この塗料が一晩中道路を照らすことで、近隣地域の照明に必要なエネルギー量を約 27% 削減できることを発見しました。

しかし、私たちの都市が輝くエネルギー効率の高い環境に変わる前には、長く暗い冬の数か月間にわたって輝きを維持することや、特定の波長が野生動物に与える影響を理解することなど、克服すべき課題がまだあります。

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