Para peneliti dari MIT telah menemukan cara baru untuk menghasilkan sistem pendingin menggunakan bahan yang murah dan tidak membutuhkan listrik. Sistem pendinginan pasif, yang dapat digunakan untuk disandingkan dengan sistem pendingin lainnya, seperti untuk mengawetkan makanan dan obat-obatan di lokasi yang panas dan tidak ada jaringan listrik, pada dasarnya adalah sebuah payung teduh yang berteknologi tinggi.
Sistem ini memungkinkan pemancaran panas pada rentang cahaya inframerah-tengah yang dapat menembus langsung melewati atmosfer dan memancarkan panasnya ke luar angkasa yang lebih dingin. Untuk mencegah pemanasan di bawah sinar matahari, lempengan tipis logam di bagian atas perangkat bertindak seperti payung teduh yang menaungi dari sinar matahari secara langsung.
Sistem baru ini dijelaskan dalam sebuah makalah oleh Bikram Bhatia dan timnya dari MIT di jurnal Nature Communications.
Secara teori, sistem yang dirancang dapat menghasilkan pendinginan sebanyak 20 derajat Celcius di bawah suhu sekitar di lokasi seperti Boston, kata para peneliti. Sejauh ini, dalam pengujian awalnya, setidaknya mereka telah mencapai pendinginan hingga 6 derajat Celcius.
Untuk dapat memantulkan semua panjang gelombang cahaya dari matahari, dan hanya memancarkan radiasi pada kisaran cahaya inframerah-tengah yang akan membawa panas hingga ke luar angkasa yaitu dengan memblokir sinar matahari langsung dengan lempengan tipis yang ditempatkan pada sudut yang tepat untuk menutupi jalur cahaya matahari di langit, yang tidak memerlukan pelacakan aktif oleh sebuah perangkat.
Kemudian, perangkat sederhana yang terbuat dari kombinasi film plastik, aluminium, cat putih, dan isolasi dapat memungkinkan untuk memancarkan panas seluruh radiasi inframerah-tengah yang diperlukan, di mana merupakan cara paling alami untuk mendinginkan sebuah objek, sekaligus menghalangi perangkat terpanaskan langsung oleh sinar matahari.
Tetapi sinar panas matahari bergerak dalam garis lurus dan mudah terhalang – seperti yang kita alami, misalnya, dengan melangkah menuju di bawah bayangan pohon di siang hari yang panas. Dengan menaungi perangkat melalui peletakkan semacam payung di atasnya, dan menambahkannya dengan insulasi di sekeliling perangkat untuk melindunginya dari suhu udara, para peneliti membuat pendinginan pasif lebih bekerja.
“Ini sepertinya sederhana,” kata salah seorang rekan penulis Evelyn Wang. “Dengan memiliki sebuah naungan terpisah dan pemancar panas ke atmosfer, sistem tidak memerlukan kemampuan khusus untuk memancarkan dan menyerap secara selektif. Kami menggunakan selektivitas sudut untuk memungkinkan pemblokiran matahari langsung, karena kami terus memancarkan panjang gelombang yang membawa panas ke langit. ”
Proyek ini “mengilhami kami untuk memikirkan kembali tentang penggunaan ‘naungan’,” kata Yichen Shen, seorang afiliasi penelitian dan rekan penulis makalah ini. “Di masa lalu, orang hanya berpikir untuk menggunakannya untuk mengurangi pemanasan. Tapi sekarang, kita tahu jika naungan digunakan secara cerdas bersamaan dengan beberapa penyaringan cahaya yang mendukung, ini benar-benar dapat digunakan untuk mendinginkan objek,” katanya.
Salah satu faktor pembatas untuk sistem ini adalah kelembaban di atmosfer, kata rekan penulis Arny Leroy, yang dapat memblokir beberapa pemancaran cahaya inframerah melewati udara. Di tempat seperti Boston, dekat dengan laut dan relatif lembab, ini membatasi jumlah total pendinginan yang dapat dicapai, membatasi hingga sekitar 20 derajat Celcius. Namun di lingkungan yang lebih kering, seperti AS barat daya atau di kebanyakan gurun atau lingkungan gersang di seluruh dunia, pendinginan maksimum yang dapat dicapai sebenarnya bisa jauh lebih besar, berpotensi hingga sebanyak 40 derajat Celcius.
Sementara sebagian besar penelitian tentang pendinginan radiasi berfokus pada sistem yang lebih besar yang mungkin diterapkan untuk mendinginkan seluruh ruangan atau bangunan, pendekatan ini lebih terlokalisir, Wang mengatakan: “Ini akan berguna untuk aplikasi pendinginan, seperti penyimpanan makanan atau vaksin.”
Bahkan jika sistem tidak cukup untuk menurunkan suhu sampai ke tingkat yang dibutuhkan, “itu setidaknya bisa mengurangi beban” pada sistem pendingin listrik, untuk menyediakan hanya sedikit di akhir pendinginan, kata Wang.
Ketika mereka terus bekerja untuk memperbaiki sistem, tantangan terbesar adalah menemukan cara untuk meningkatkan isolasi dari perangkat, untuk mencegahnya terlampau panas akibat dari udara di sekitarnya, namun tidak mengurangi kemampuannya untuk memancarkan panas. “Tantangan utamanya adalah menemukan bahan isolasi yang berupa transparan-inframerah,” kata Leroy.
Tim telah mengajukan paten terkait penemuan ini dan berharap dapat mulai menemukan aplikasi di dunia nyata secepatnya.
