阿卜杜拉国王科技大学 (KAUST)和阿卜杜勒阿齐兹国王科技城 (KACST)合作开展的一项新研究表明，纳米材料在降低 LED (发光二极管) 路灯碳排放方面可以发挥关键作用。研究小组估计，在美国实施这项技术可以减少二氧化碳排放量超过 100 万公吨。

NanoPE 反射可见光，但透射红外光。图片来源：Ivan Gromicho

关键创新是一种名为 nanoPE 的纳米材料，它可以改善 LED 表面的热辐射，有助于降低其工作温度。LED 自然会产生热量，高温会损坏其内部电子元件并缩短其使用寿命。事实上，LED 消耗的能量中约有 75% 最终会以热量的形式损失掉。通过减少这种热量积聚，nanoPE 可以提高 LED 的性能和使用寿命，同时显著减少与能源相关的排放。

研究负责人、KAUST 教授Qiaoqiang Gan表示：“LED 因其卓越的效率和使用寿命而成为首选光源。但小的改进可以使其进一步改善，并且可以对可持续性产生重大影响，因为即使是小的改进，如果随处使用，也会产生很大的影响。”他补充说，照明约占全球年用电量的 20%，占全球温室气体排放量的近 6%。

该项研究的参与者、KACST 未来能源技术研究所总经理 Hussam Qasem 博士表示：“我们的设计显著改善了 LED 冷却效果，同时保持了较高的照明效率，这使其成为沙特阿拉伯可持续照明的一个有前途的解决方案。”

典型的 LED 路灯将光线导向要照明的物体，这就是它们指向地面的原因。它们还经过设计，以便将热辐射困在 LED 内部。另一方面，涂有纳米聚乙烯的路灯实际上是上下颠倒的，因此它们指向天空，远离要照明的物体。

造成这种反转的原因是 NanoPE 的设计使得红外光（最主要的热辐射来源）可以穿过它，而可见光会被反射。研究表明，涂有 nanoPE 的 LED 路灯发出的红外光中，超过 80% 会穿过 nanoPE 并继续向天空发射。相比之下，超过 95% 的可见光会从 nanoPE 反射回地面，照亮下方的区域。

NanoPE 以聚乙烯为基础，聚乙烯是世界上生产最广泛的塑料。为了制造出一种能反射低波长光（可见光）但能透过高波长光（红外线）的纳米塑料，科学家们在塑料中精心制作了小至 30 纳米（比人类头发的厚度小 1000 倍）的孔，并将其拉伸并转化为更薄的薄片。

编译自/ScitechDaily