Умные стекла, которыми можно управлять. Они остановят или отразят тепло. Как они работают?

Стекла, которые при нажатии кнопки начнут отражать тепло? Это стало возможным благодаря чрезвычайно тонкому покрытию, разработанному американскими и британскими исследователями.

Умные стекла, которыми можно управлять. Они остановят или отразят тепло. Как они работают?

Окна и стекла - это слабое место для энергоэффективности любого дома. Летом комнату греет солнце. Зимой, в свою очередь, драгоценное тепло уходит через окна. Это большая проблема не только для владельцев квартир и домов, но и в масштабах целых стран. На отопление и охлаждение расходуется от 20 до 40 процентов энергетика в развитых странах.

Многие ученые мира работают над тем, чтобы это изменить. Однако это довольно сложная проблема. В умеренном климате больше всего пригодятся стекла, которые летом отражают тепловое излучение извне. Зимой же стеклянная плоскость должна работать в обратном направлении - останавливать тепло, выходящее наружу.

Окна и стены, которые охлаждают? Это возможно

В декабре 2021 года мы описали изобретение исследователей из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли и Сингапурского технологического университета. Это крыша и окна, которые охлаждают лето. Ученые использовали необычные свойства оксида ванадия, который становится непрозрачным для инфракрасного излучения выше определенной температуры.

Это означает, когда помещение нагревается, стекло в нем начинает отражать тепло. Тем не менее, это решение, которое пригодится летом. Даже если бы стекло было покрыто таким покрытием и изнутри, оно не слишком эффективно защищало бы от выхода зимнего тепла. Он работает только при 25 градусах, и зимой трудно достичь такой температуры стекол даже в отапливаемых помещениях.

Инженеры из американского Университета Питтсбурга и британского Оксфордского университета нашли и решение для этого. Это материал, который летом будет отражать тепло снаружи, а зимой сохранит его внутри дома. Все зависит от того, проходит ли через него ток.

Окна могут удерживать тепло или отражать его. Просто нажмите кнопку

Покрытие с этими свойствами составляет всего 300 нанометров, что составляет миллионные доли миллиметра. Для сравнения-пищевая пленка имеет толщину около 10 тысяч нанометров. Покрытие состоит из сульфида цинка, серебра и теллурида Германия. Такой материал имеет специфическое свойство. Его молекулы складываются в регулярную кристаллическую решетку, когда через них проходит ток с небольшой даже интенсивностью. Когда он не течет-молекулы расположены хаотично, как в стекле или жидкостях.

В одном случае этот материал отражает инфракрасное излучение, в другом пропускает его. Это означает, что такое покрытие может пропускать или отражать тепло, в зависимости от того, проходит ли через него ток. При этом она полностью пропускает видимый свет. Более того, этим материалом можно управлять. Например, вы можете заставить его отражать только часть теплового излучения-просто отрегулируйте напряжение, протекающее через покрытие.

Новый материал - это способ сэкономить до трети энергии

Сколько тепла уходит через ветровые стекла зимой (и насколько солнце нагревается летом), видно из оценок исследователей. Они рассчитывают, что их изобретение сэкономит от 20 до 34 процентов энергии, используемой для охлаждения летом и нагрева зимой.

Прототип такого умного стекла уже протестирован. Ученые признают, что до выхода в массовое производство пройдет еще некоторое время. Ключевым моментом является толщина покрытия, колебания которого не могут превышать 200 нанометров. Нужно разработать метод, который с такой точностью позволит применять материал на заводе.

Если удастся разработать промышленный метод производства таких стекол, мы сможем наслаждаться окнами, которые летом отражают тепло снаружи. А зимой их оставят в помещении. Все, что вам нужно сделать, это нажать на выключатель или подключить его к термостату.