Шарики-невидимки: охлаждение, которому всё равно на размер экспресс
Два белых листа лежат на солнце — один шершавый, другой гладкий. Какой нагреется меньше? Шершавый рассеивает свет сильнее, и кажется, что он останется прохладнее. Но если покрытие состоит из множества прозрачных стеклянных шариков, логика меняется. Свет блуждает в нём, как в густом тумане, и в какой-то момент перестаёт замечать отдельные капли.
Исследователи нанесли на поверхность слои из стеклянных микросфер диаметром от 2 до 8 микрометров. Такое покрытие работает как пассивный дневной охладитель: отражает солнечные лучи и излучает тепло в космос в инфракрасном диапазоне (невидимом тепловом излучении). Когда слой становится достаточно толстым, чтобы свет испытывал многократное рассеяние, разница в размере частиц исчезает. Тепловизор показал: на открытом воздухе все образцы остывали одинаково — примерно на 4 градуса ниже окружающей температуры.
Это похоже на очередь в узкий проход. Если людей мало, каждый идёт со своей скоростью. Но в толпе, где все толкаются, индивидуальные различия стираются — поток движется как единое целое. Так и свет в толще шариков: после множества столкновений он «забывает», с каким именно шариком встретился вначале. Поэтому инженерам больше не нужно подбирать идеальный диаметр — можно использовать те частицы, которые проще изготовить или закрепить на поверхности. И два белых листа из начала истории уже не кажутся такими разными: покрытие работает одинаково хорошо, из чего бы ни состоял его микроскопический рельеф.
Самые белые природные материалы, например панцирь жука Cyphochilus, рассеивают свет так же эффективно, как эти покрытия, но при толщине всего в несколько микрометров — природа обходится без толстых слоёв.
В романе Кима Стэнли Робинсона «2312» города на Меркурии охлаждаются гигантскими «солнцезащитными зонтами» — пассивные покрытия могли бы заменить такую громоздкую механику.