Строительный материал, меняющий цвет для экономии энергии
Исследователи из Чикагского университета разработали строительный материал, который меняет свой инфракрасный цвет и количество тепла, которое он поглощает или излучает, в зависимости от температуры наружного воздуха.
В жаркие дни материал может излучать до 92% содержащегося в нем инфракрасного тепла, помогая охлаждать внутреннюю часть здания. Однако в более холодные дни материал излучает всего 7% инфракрасного излучения, помогая сохранять тепло в здании.
«По сути, мы нашли низкоэнергетический способ обращаться со зданием как с человеком; вы добавляете слой, когда вам холодно, и снимаете слой, когда вам жарко», — сказал доцент По-Чун Хсу, который руководил исследованиями в Притцкеровской школе молекулярной инженерии (PME). «Такой умный материал позволяет нам поддерживать температуру в здании без огромных затрат энергии».
Исследователи разработали негорючий электрохромный строительный материал, который содержит слой, который может принимать две конформации: твердая медь, сохраняющая большую часть инфракрасного тепла, или водный раствор, излучающий инфракрасное излучение. При любой выбранной температуре срабатывания устройство может использовать небольшое количество электричества, чтобы вызвать химический сдвиг между состояниями, либо нанося медь в виде тонкой пленки, либо удаляя эту медь.
В новой статье, опубликованной в Nature Sustainability, исследователи подробно описали, как устройство может быстро и обратимо переключаться между металлическим и жидким состояниями. Они показали, что способность переключаться между двумя конформациями оставалась эффективной даже после 1800 циклов.
Пока что группа Сюй создала только куски материала размером около 6 см в поперечнике. Однако они предполагают, что многие такие участки материала могут быть собраны в более крупные листы. Они говорят, что материал также может быть настроен для использования различных пользовательских цветов — водная фаза прозрачна, и за ней можно разместить почти любой цвет, не влияя на его способность поглощать инфракрасное излучение.
В настоящее время исследователи изучают различные способы изготовления материала. Они также планируют исследовать, как могут быть полезны промежуточные состояния материала.
