阿卜杜拉國王科技大學(KAUST)和阿卜杜勒阿齊茲國王科技城(KACST)合作開展的一項新研究表明，奈米材料在降低LED (發光二極管) 路燈碳排放方面可以發揮關鍵作用。研究小組估計，在美國實施這項技術可以減少二氧化碳排放量超過100 萬公噸。

NanoPE 反射可見光，但透射紅外光。圖片來源：Ivan Gromicho

關鍵創新是一種名為nanoPE 的奈米材料，它可以改善LED 表面的熱輻射，有助於降低其工作溫度。 LED 自然會產生熱量，高溫會損壞其內部電子元件並縮短其使用壽命。事實上，LED 消耗的能量中約有75% 最終會以熱量的形式流失。透過減少這種熱量積聚，nanoPE 可以提高LED 的性能和使用壽命，同時顯著減少與能源相關的排放。

研究負責人、KAUST 教授Qiaoqiang Gan表示：「LED 因其卓越的效率和使用壽命而成為首選光源。但小的改進可以使其進一步改善，並且可以對可持續性產生重大影響，因為即使是小的改進，如果隨處使用，也會產生很大的影響。」他補充說，照明約佔全球年用電量的20%，佔全球溫室氣體排放量的近6%。

該研究的參與者、KACST 未來能源技術研究所總經理Hussam Qasem 博士表示：“我們的設計顯著改善了LED 冷卻效果，同時保持了較高的照明效率，這使其成為沙烏地阿拉伯可持續照明的一個有前途的解決方案。”

典型的LED 路燈將光線導向要照明的物體，這就是它們指向地面的原因。它們也經過設計，以便將熱輻射困在LED 內部。另一方面，塗有奈米聚乙烯的路燈實際上是上下顛倒的，因此它們指向天空，遠離要照明的物體。

造成這種反轉的原因是NanoPE 的設計使得紅外線光（最主要的熱輻射來源）可以穿過它，而可見光會被反射。研究表明，塗有nanoPE 的LED 路燈發出的紅外光中，超過80% 會穿過nanoPE 並繼續向天空發射。相較之下，超過95% 的可見光會從nanoPE 反射回地面，照亮下方的區域。

NanoPE 以聚乙烯為基礎，聚乙烯是世界上生產最廣泛的塑膠。為了製造出一種能反射低波長光（可見光）但能透過高波長光（紅外線）的奈米塑料，科學家們在塑料中精心製作了小至30 奈米（比人類頭髮的厚度小1000 倍）的孔，並將其拉伸並轉化為更薄的薄片。

編譯自/ ScitechDaily