奈米塑膠革命：永續街燈的新曙光

一項由阿卜杜拉國王科技大學（KAUST）與阿卜杜勒阿齊茲國王科技城（KACST）合作的研究，揭示了奈米材料如何大幅降低LED（發光二極體）街燈的碳排放。研究團隊估計，僅在美國，採用這項技術就能減少超過一百萬公噸的二氧化碳排放。這項研究成果已發表在《光：科學與應用》期刊上。

這種名為nanoPE的奈米材料，能夠增強LED表面的熱輻射，從而降低LED的溫度。LED在運作時會產生熱量，導致溫度上升，進而可能損壞電子元件並縮短使用壽命。事實上，LED約有75%的輸入能量最終以熱能形式散失。

研究負責人、KAUST的幹強強教授表示：「LED因其卓越的效率和壽命而成為首選光源。但透過一些小改進，我們可以讓它們更上一層樓，這對永續發展意義重大，因為即使微小的進步，在全球廣泛應用時也會產生巨大影響。」他還指出，照明約佔全球年用電量的20%，並貢獻了近6%的溫室氣體排放。

KACST未來能源技術研究所所長、研究參與者胡薩姆·卡西姆博士補充道：「我們的設計在保持高照明效率的同時，顯著改善了LED的散熱效能，這為沙烏地阿拉伯的永續照明提供了一個極具潛力的解決方案。」

傳統的LED街燈將光線指向需要照明的物體，因此它們通常朝向地面。它們的設計也使得熱輻射被困在LED內部。然而，塗有nanoPE的街燈則完全相反，它們被設計成朝向天空，遠離需要照明的物體。

這種反轉設計的原因是，nanoPE能夠讓主要負責熱輻射的紅外線穿透，同時反射可見光。研究顯示，塗有nanoPE的LED街燈所發出的紅外線中，超過80%會穿透nanoPE並繼續向天空發射。相反地，超過95%的可見光則被nanoPE反射回地面，照亮下方區域。

nanoPE的基礎材料是聚乙烯，這是全球產量最大的塑膠。為了創造一種能反射低波長光（可見光）但穿透高波長光（紅外線）的奈米塑膠，科學家們在塑膠中精心製作了小至30奈米的孔隙——約為人類頭髮厚度的千分之一——並將其拉伸和轉化成更薄的片材。

這項研究還得到了KAUST的奧斯曼·巴克爾教授、布恩·奧伊教授、博士後研究員黨賽超、碩士生哈桑·H·阿爾馬夫杜，以及KACST助理教授阿卜杜勒拉赫曼·M·阿拉吉蘭的貢獻。