Ученые из Университета Райса разработали «умный» материал, способный менять прозрачность в зависимости от температуры. Эта новая полимерная смесь эффективно отражает солнечное излучение и имеет срок службы 60 лет, превосходя аналоги по многим параметрам. Материал может использоваться в умных окнах для охлаждения зданий, что позволит снизить энергозатраты и сократить углеродные выбросы.
Системы кондиционирования воздуха потребляют 7 % мировой энергии и генерируют 3 % глобальных выбросов углерода. С увеличением частоты и интенсивности тепловых волн по всему миру необходимость в действенных методах охлаждения помещений будет только расти.
Одно из перспективных решений — покрытие окон материалами, способными отражать тепловую энергию, не препятствуя проникновению света. Идеальным вариантом могли бы стать термохромные материалы. Однако существующие разработки пока недостаточно эффективны и долговечны для широкого применения в строительстве, автомобильной промышленности и других сферах.
Исследователям Университета Райса удалось преодолеть основные недостатки термохромных материалов, такие как короткий срок службы и высокая стоимость. Они создали новый термохромный материал путем смешивания двух полимеров и специальной соли. Состав был оптимизирован для плавного перехода между прозрачным и непрозрачным состояниями в зависимости от температуры. Полученный материал эффективно регулирует солнечное излучение и обладает исключительной долговечностью, с расчетным сроком службы 60 лет.
Ученые предлагают изготавливать из этой смеси умные окна, чтобы охлаждать здания, сокращая энергозатраты и углеродный след. «Представьте себе окно, которое становится менее прозрачным по мере того, как на улице становится теплее, сохраняя при этом прохладу в помещении и не потребляя энергию», — сказал ведущий автор исследования Шрихари Саджу.
Чтобы оценить потенциал нового материала в реальных условиях, исследователи провели компьютерное моделирование. Команда симулировала реакцию полимера в различных городах мира, учитывая особенности климата и архитектуры. Также были проведены испытания на устойчивость к воздействию окружающей среды и долговечность. Смесь превзошла существующие термохромные материалы. Его термическая реакция соответствовала экологическим требованиям.
По словам ученых, их работа решает важную задачу в области устойчивой архитектуры, предлагая практичное и масштабируемое решение для повышения энергоэффективности зданий.
