Энергосберегающая плитка имитирует биобелизну самого белого из известных насекомых — жука Cyphochilus, обитающего в Юго-Восточной Азии. Дом, покрытый новым белым материалом, станет на 2,5°C прохладнее в помещении, чем дом, облицованный обычной белой черепицей. Это позволяет сэкономить более 20% энергии на кондиционирование воздуха для достижения того же уровня температуры в помещении.

Ученые использовали пассивное радиационное охлаждение — метод, основанный на способности некоторых конструкций рассеивать тепло своей внешней поверхностью с уменьшением собственной температуры. Они разработали керамику с пористой структурой, которая эффективно отражает практически все длины волн солнечного света. Это приводит к высокому коэффициенту отражения солнечной энергии — 99,6%, что превосходит имеющиеся продукты. Процесс изготовления прост, не требует специализированного оборудования или дорогих материалов, что позволяет легко масштабировать производство.

Материал, изготовленный из оксида алюминия, обладает высокой устойчивостью к ультрафиолетовому излучению и огню. Керамика выдерживает температуры, превышающие 1000°C, что также превосходит возможности большинства охлаждающих материалов на полимерной или металлической основе. Его отражательная способность к солнечному свету снижается на 1,3% после года воздействия солнечного света на открытом воздухе.

Материалу можно придать разные формы и окрасить в любой цвет. Хотя краска немного ухудшает отражательную способность, охлаждающая керамика ярких цветов по-прежнему прохладнее, чем аналогичная коммерческая плитка, под воздействием прямых солнечных лучей в полдень.

Керамика отталкивает воду, что позволяет ей самоочищаться при контакте с пылью. Авторы исследования считают, что это также уменьшит эффект Лейденфроста. Это явление происходит, когда нагретая поверхность вступает в контакт с водой. На поверхности образуется слой пара, который изолирует поверхность от прямого контакта с жидкостью. Это приводит к замедлению испарения воды и снижению охлаждающего эффекта. Подобный эффект можно наблюдать, например, когда капля воды «скользит» по поверхности горячей сковороды.

Команда провела полевые испытания в Пекине, а также в Бостоне, Филадельфии и Йеллоустонском национальном парке в США и обнаружила, что материал помогает снизить температуру в различных климатических условиях. В тропических регионах можно сэкономить более 10% годовых затрат на кондиционирование воздуха в помещениях. Ведущий автор Эдвин Цо Чи-ян, доцент школы энергетики и окружающей среды CityU, сообщил, что продукт выйдет на рынок в конце следующего года.