Результаты его исследовательского проекта "Иерархически структурированная пассивная радиационно-охлаждающая керамика с высокой отражательной способностью от солнца" были опубликованы в журнале Наука. Вместе с профессором Кристофером ЧАО, вице-президентом по исследованиям и инновациям, профессором кафедры теплотехники и экологической инженерии PolyU и соавтором статьи, профессором Ван сотрудничал с исследовательской группой из Городского университета Гонконга над этим нововведением.

С непоколебимой приверженностью к преобразовательным исследованиям исследовательская группа, возглавляемая проф. Чао и проф. Вангом, разработала керамику с пассивным радиационным охлаждением (cooling ceramic), которая позволяет достичь высокоэффективного рассеяния света и почти идеальной отражательной способности от солнца - 99,6%. Этот материал для пассивного радиационного охлаждения демонстрирует многообещающий потенциал энергосбережения, обладает устойчивостью к атмосферным воздействиям и высокой механической прочностью, снижая потребность в охлаждении внутри помещений.

"Наша работа над охлаждающей керамикой иллюстрирует способность учиться у природы. Она устраняет значительный пробел в исследованиях в области пассивного радиационного охлаждения, в частности, высокой отражательной способности солнца. Черпая вдохновение из биологической белизны, наблюдаемой у самого белого жука, исследователи оптимизировали конструкцию рассеивающей системы, что привело к значительному увеличению отражательной способности солнца", - сказал профессор. Ван.

Bматериал, вдохновленный eetle для достижения 99,6% отражательной способности солнца

Эта инновация была основана на сложной биологической структуре Cyphochilus, самого белого из известных жуков. На основе исследования системы рассеивания, обнаруженной в чешуе жука, была разработана охлаждающая керамика с иерархически пористой структурой. Эта система, вдохновленная природой, легко изготавливается и может похвастаться отличными характеристиками охлаждения в дневное время, что позволяет снизить потребление энергии для охлаждения помещений.

"Природа предлагает нам множество сложных конструкций, эффективных систем и устойчивых решений, которые эволюционировали на протяжении миллионов лет. Благодаря тщательному изучению этих природных явлений мы можем выявить инновационные идеи и принципы, которые могут быть воплощены в практическое применение", - сказал профессор. Ван.

Эта охлаждающая керамика также является примером проф. Инновационная технология Wang structured thermal amour (STA), которая потенциально позволяет эффективно охлаждать воду при сверхвысоких температурах твердого тела - неизведанное свойство. Его предыдущий исследовательский проект "Подавление эффекта Лейденфроста при температуре выше 1000°C для устойчивого теплового охлаждения" был посвящен давним проблемам, связанным с эффектом Лейденфроста.

Когда температура превышает точку Лейденфроста, между твердым веществом и жидкостью образуется сплошной слой пара, что приводит к снижению теплопередачи из-за повышенного термического сопротивления. Профессор Инновационная система охлаждения Wang обладает потенциалом для реализации эффективного жидкостного охлаждения при чрезвычайно высоких температурах.

Первое исследование эффекта Лейденфроста

В приложениях, связанных с испарительным охлаждением, взаимодействие между водой и поверхностями при высоких температурах является критическим, но часто упускаемым из виду явлением. Таким образом, подавление эффекта Лейденфроста является важной вехой в успешной разработке этой охлаждающей керамики, в дополнение к биологической белизне и высокой отражательной способности от солнца.

Охлаждающая керамика обладает супергидрофильностью, что обеспечивает немедленное растекание капель и способствует быстрой пропитке капель благодаря своей взаимосвязанной пористой структуре. В результате охлаждающая керамика подавляет эффект Лейденфроста при температурах выше 800°C в процессе испарительного охлаждения.

"Одним из ключевых факторов, способствующих успеху охлаждающей керамики, является ее иерархическая пористая структура, сродни пористой мембране, используемой в конструкции STA. Именно эта сложная структура позволяет керамике эффективно втягивать и испарять жидкость, тем самым эффективно подавляя эффект Лейденфроста", - сказал профессор. Ван.

Впервые эффект Лейденфроста был исследован в области материалов для пассивного радиационного охлаждения. Это новое исследование расширяет горизонты проектирования материалов для пассивного радиационного охлаждения, а также дает новые идеи для разработки и применения STA.

Изобретательность охлаждающей керамики заключается в ее способности обеспечивать множество функциональных возможностей за счет простого изготовления и манипуляций. Его ключевые характеристики, включая высокую устойчивость к атмосферным воздействиям, механическую прочность, способность снижать эффект Лейденфроста, благоприятную пригодность для вторичной переработки и его цвет, способствуют его практическому применению в различных сценариях и строительных конструкциях. Благодаря своей пригодности для коммерциализации и длительного применения на открытом воздухе, он также обладает преимуществами с точки зрения экономической эффективности, долговечности и универсальности.

Природа вдохновляет на научные открытия и стимулирует разработку эффективных решений с помощью новых материалов, устройств и систем. Таково также видение Исследовательского центра науки и техники, вдохновленных природой, в PolyU, возглавляемого профессором Дж. Ван. Центр задуман как динамичный центр инноваций и сотрудничества, использующий великолепие природы для создания преобразующих решений социальных и экологических проблем.

"Этот прорыв в исследованиях охлаждающей керамики иллюстрирует практичность и универсальность нашего подхода. Охлаждающая керамика не только демонстрирует исключительные характеристики охлаждения благодаря своей био-вдохновленной структуре от white beetle, но и обладает такими ценными свойствами, как самоочищающиеся свойства, высокая механическая прочность и подавление эффекта Лейденфроста. Все эти характеристики делают его готовым к применению в реальных условиях", - сказал проф. Ван.