Akıllı Cam

Akilli Cam
Akilli Cam

Quantum ve yapay zeka teknolojileri kullanılarak tasarlanan Akıllı Cam güneşin ısısını değil sadece ışığını geçiriyor. Notre Dame Üniversitesinde çalışan iki bilim insanı, Güney Kore’deki Kyung Hee Üniversitesiyle beraber kuantum bilişimden yardım alarak Güneş’ten gelen ısıyı önleyebilen şeffaf bir pencere kaplaması geliştirmiş. ACS Energy Levels bülteninde yayımlanan bulgularda araştırmacılar, saydam ışınır soğutucu (TRC) adını verdikleri bu katmanın yalnızca dışarıdan gelen ve iç mekandaki sıcaklığı yükseltmeyen görünür ışığa izin verdiğini aktarıyor. Kaplama böylelikle binaların soğutma giderlerini üçte bir oranında azaltabiliyor. Uluslararası Enerji Ajansına göre klima ve vantilatörler, dünya genelinde binaların enerji masrafının yüzde 20’sini meydana getirirken insanların elektrik tüketiminin ise yaklaşık yüzde 10’unu oluşturuyor.

En iyi malzeme düzenini belirlemek isteyen araştırma ekibi, bu kapsamda makine öğrenim teknolojsiinden ve gelecek vadeden kuantum bilişimden yararlanmış. Kuantum bilişim henüz erken bir aşamada olsa da, geleneksel bilişim yöntemlerini oldukça geride bırakan muazzam bir potansiyel barındırıyor. Araştırmacıların TRC tasarımının uygun şekilde çalışması için inanılmaz derece ince malzeme katmanlarının hassas şekilde sıralanması ve böylelikle ısının en uygun şekilde azaltılması gerekiyor. Yeni çalışmada makine öğrenim ve kuantum bilişim teknolojilerinin gücü bir araya getirilerek, geliştirilen modeller bir saniyeden çok daha kısa bir sürede test edilmiş. İşlem sonucunda, mümkün olan neredeyse tüm karışım ve malzeme bileşimleri çözümlenip en iyisi ortaya çıkarılmış.

Sonuç ise cam bir taban üzerinde, 1,2 mikron kalınlığında silis, alümin ve titanyum oksitten meydana gelen bir katmanın oluşturulması olmuş. Bu katman, daha sonra kontakt lenslerde kullanılan polimer ile kaplanmış. Ortaya çıkan yeni bileşim, günümüzde ısıyı azaltmak için kullanılan diğer tüm kaplamaları geride bırakıyor. Notre Dame Üniversitesi Enerji Çalışmaları Merkezinde görev yapan Profesör Tengfei Luo, “Kuantum bilişim stratejisi malzemenin kendisi kadar önemli” diyor. “Bu yaklaşımla beraber, sınıfındaki en iyi malzemeyi bularak ışınımsal bir soğutucu tasarladık ve soğutma etkisini deneysel şekilde kanıtladık.

Akilli Cam
TRC konsepti ve QA destekli aktif öğrenme şeması. (A) İlgili dalga boyu rejimlerinde ideal bir TRC’nin güneş spektrumu (hava kütlesi 1,5 global), iletim verimliliği, elde edilen iletilen ışınım ve emisyon verimliliği. Mavi gölge AW’yi temsil eder. İdeal TRC, görünür (400–750 nm) spektrumda birlik iletim verimliliğine sahip olmalı, ancak UV (<400 nm) ve NIR (750–2500 nm) rejimlerinde iletim olmamalıdır. Ek olarak, optimum ışınımlı soğutma için M/LWIR rejiminde birim emisyon verimliliğine sahip olmalıdır. (B) TRC’deki PML’nin ikili bir vektöre eşlenebilen şematik yapısı. (C) Faktorize makine (FM) eğitimi, QA optimizasyonu ve TMM hesaplamalarının yinelemeleriyle aktif makine öğrenimi şemasının şeması.

Söz konusu çalışma kapsamında geliştirilen teknolojiye sahip camların normal camlara göre sıcak iklimlerde  yıllık 86,3 Milyon J/m2 enerji tasarrufu sağlayacağı belirtiliyor. Bu tasarruf Amerika’nın yıllık toplam soğutma için harcadığı enerjinin %31.1’ini oluşturuyor!

 

Akilli Cam
Tasarlanan TRC’yi pencere malzemesi olarak kullanan saha testi ve enerji tasarrufu simülasyonu. (A) Tasarlanan TRC ve referans camı kullanarak pencereli yalıtımlı bir ortamı simüle eden deney düzeneğinin şematik ve fotoğrafı. (B) Phoenix, AZ, ABD’de güneşli bir günde (21 Nisan 2022, 06:00 – 22 Nisan 2022, 19:00) maruz kaldığında zamanın bir fonksiyonu olarak iki odanın ölçülen sıcaklığı. (C) Tasarladığımız TRC’nin ABD genelinde bir pencere malzemesi olarak kullanılması durumunda tahmini soğutma enerjisi tasarrufu ABD haritası Microsoft Excel kullanılarak oluşturulmuştur (MSFT, GeoNames, Navteq için Bing. @DSAT tarafından desteklenmektedir). ABD’de (D) ve tropik bölgeler de dahil olmak üzere dünya genelinde (E) 16 şehrin yıllık enerji tasarrufu.

Gelişmeler devam ettikçe, bu tür ısı azaltan saydam katmanlar da pencere ve cam yapılara gitgide daha fazla uygulanarak enerji kaynaklı sera gazı yayılımları azaltılabilir. Özellikle de dünyanın, iklim değişiminin getirebileceği en kötü senaryoları bertaraf etmek için zamanla yarıştığı şu günlerde bu tür haberlere çok ihtiyaç var.

Kaynak:

Populer Sciense

İlk yorum yapan olun

Yorum Yazınız