У США розробили розумне вікно, яке може перемикатися між збором тепла від сонячного світла й охолодженням приміщення.
Технологію розробили Інженери з Університету Дьюка, передає building-tech.org.
«Ми продемонстрували найперший електрохромний пристрій, який може перемикатися між сонячним нагріванням і охолодженням,- сказав По-Чун Сюй, доцент кафедри машинобудування і матеріалознавства Duke. – У нашому методі електрохромної настройки немає рухомих частин, і його можна безперервно налаштовувати».
Такий підхід може потенційно скоротити споживання енергії майже на 20%.
Розумні вікна з електрохромного скла — це відносно нова технологія, яка використовує електрохромну реакцію для зміни скла з прозорого на непрозоре і назад. Хоча існує безліч підходів до створення цього явища, всі вони включають розміщення електрично чутливого матеріалу між двома тонкими шарами електродів і пропускання між ними електричного струму.
Сюй і його аспірант Ченьсі Суй продемонстрували тонкий пристрій, який взаємодіє з обома спектрами світла, перемикаючись між режимами пасивного нагріву й охолодження. У режимі обігріву пристрій затемнюється для поглинання сонячного світла і запобігання виходу середнього інфрачервоного світла. У режимі охолодження затемнений шар, схожий на вікно, очищається, одночасно відкриваючи дзеркало, яке відбиває сонячне світло і дозволяє розсіюватися середньому інфрачервоному світлу позаду пристрою.
Оскільки дзеркало ніколи не є прозорим для видимого світла, пристрій не замінить вікна в будинках або офісах, але його можна використовувати на інших поверхнях будівлі.
“Дуже важко створити матеріали, які можуть працювати в обох цих режимах, — сказав Сюй. – Наш пристрій має один з найбільших діапазонів налаштування теплового випромінювання, коли-небудь продемонстрованих”.
При розробці такого пристрою необхідно було подолати дві основні проблеми. Першим було створення електродних шарів, які проводять електрику і прозорі як для видимого світла, так і для теплового випромінювання. Більшість провідних матеріалів, таких як метали, графіт і деякі оксиди, не підходять для цього, оскільки ці дві властивості суперечать один одному, тому Хсу і Суй розробили свої власні.
- Годинники, що працюють від енергії руху рук
- Індія відправить в космос власну сонячну обсерваторію (фото)
- Вчені навчилися піднімати великомасштабні об’єкти за допомогою світла
Дослідники почали з шару графену товщиною в один атом, який, як вони показали, занадто тонкий, щоб відбивати або поглинати світло будь-якого типу. Але він також недостатньо провідний, щоб передавати кількість електрики, необхідне пристрою для роботи у великих масштабах. Щоб обійти це обмеження, Сюй і Суй додали тонку золоту сітку поверх графену, щоб вона діяла як магістраль для електрики.
Друге завдання полягало у розробці матеріалу, який міг би проходити між двома шарами електродів і перемикатися між поглинанням світла і тепла. Дослідники досягли цього, використовуючи явище, так зване плазмонікою. Коли крихітні нанорозмірні металеві частинки розташовані всього в нанометрах один від одного, вони можуть вловлювати світло з певною довжиною хвилі у залежності від їх розміру і відстані. Але у цьому випадку наночастинки випадковим чином розподіляються у кластери, що призводить до взаємодій з широким діапазоном довжин хвиль, що корисно для ефективного захоплення сонячного світла.
У демонстрації електрика, що проходить через два електроди, викликає утворення металевих наночастинок біля верхнього електрода. Це не тільки затемнює пристрій, але і змушує весь пристрій поглинати й вловлювати як видиме світло, так і тепло. А коли електричний потік змінюється на протилежний, наночастинки знову розчиняються у рідкому прозорому електроліті. Перехід між двома станами займає хвилину або дві.
“Пристрій буде проводити багато годин у тому чи іншому стані у реальному світі, тому втрата декількох хвилин ефективності під час переходу — це просто крапля у морі», – сказав По-Чун Сюй.
Натхнення: ecotown.com.ua