Ученые повысили интеллект смарт-стекол
Исследователи из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли Министерства энергетики США разработали новый материал, который делает «умные» окна еще умнее. Материал представляет собой тонкое покрытие из нанокристаллов, встроенное в стекло, которое способно динамически изменять проходящий через окно солнечный свет. В отличие от существующих технологий, новое покрытие оконных стекол обеспечивает избирательное управление излучением видимой и ближней инфракрасной области спектра, что позволяет увеличивать сбережение тепла и создавать комфортные климатические условия в помещении.
В США около четверти энергии расходуется на освещение, отопление и охлаждение зданий. Использование нового материала в качестве покрытия оконных стекол положительно скажется на энергоэффективности, — говорит руководитель исследования Делия Миллирон, химик из Лаборатории Беркли.
Полный текст работы был опубликован в научном журнале Nature.
Команда Миллирон успела прославиться ранее разработанной технологией «умных» окон, которая задерживает свет ближнего инфракрасного диапазона, пропуская свет видимый. Технология использует так называемый электрохромный эффект — изменение прозрачности материала при подаче слабого электрозаряда. В этот раз ученые улучшили технологию, обеспечив независимое управление видимой и ближней ИК-областью спектра. Инновация была отмечена наградой 2013 R&D 100 Award и уже находится на ранней стадии коммерциализации.
На практике независимое управление светом ближнего ИК-диапазона означает естественное освещение в помещении без избытка тепла, что уменьшает необходимость использовать кондиционирование воздуха и искусственное освещение. При этом окно можно затемнить, одновременно заблокировав свет и тепло, или перевести в полностью прозрачный режим.
Мы довольны полученным результатом. Нам удалось объединить уникальную оптическую функцию с недорогим и дружелюбным к окружающей среде методом обработки. Это превращает концептуальное универсальное смарт-стекло в перспективную и конкурентоспособную технологию, — говорит другой участник исследования.
Новый электрохромный материал состоит из кристаллов оксида индия-олова нанометровых размеров, встроенных в стеклянную матрицу оксида ниобия. Полученный композитный материал приобрел две отдельные функции — одна управляет видимым светом, другая регулирует мощность излучения в ближней ИК-области спектра.
Исследователи зарегистрировали усиление эффекта при синергетическом взаимодействии в участках соприкосновения стеклянной матрицы с нанокристаллами. Это означает возможность использования тонких покрытий без ущерба для производительности. Ключевым здесь является изменение атомного строения стеклянной матрицы.
По словам ученых, помимо электрохромных стекол новая технология может предложить новый подход в производстве материалов для батарей.
Ранее исследователи из Университета Торонто разработали эффективную систему охлаждения окон, функционирующую по принципу кровеносных сосудов человека.
