Новости 27 января 2023

Умная облицовка регулирует температуру, изменяя форму с твердой на жидкую

Инженеры разработали строительный материал, который изменяет количество тепла, которое он поглощает или излучает, в зависимости от температуры наружного воздуха.

Читайте «Хайтек» в

Исследователи из Чикагского университета разработали строительный материал, похожий на хамелеона: он меняет свой инфракрасный цвет и количество тепла, которое он поглощает или излучает, в зависимости от внешней температуры. В жаркие дни материал излучает до 92%, содержащегося в нем инфракрасного тепла, помогая охлаждать внутреннюю часть здания. В холодные дни, напротив, материал излучает всего 7% своего инфракрасного излучения, сохраняя тепло в здании.

Принцип работы покрытия. Изображение: Hsu Group, University of Chicago’s Pritzker School of Molecular Engineering

Секрет материала в специальном слое, который может принимать две различные формы: твердая медь, сохраняющая большую часть инфракрасного тепла, или водный раствор, излучающий инфракрасное излучение. Переключение между двумя формами обеспечивается с помощью небольшого разряда электричества. Такое воздействие вызывает химический сдвиг между состояниями, либо нанося медь в виде тонкой пленки, либо удаляя эту медь.

Созданный материал не горит, а его цвет можно настраивать в зависимости от архитектурных задач. Водная фаза прозрачна, и за ней можно разместить почти любой цвет, не влияя на его способность поглощать инфракрасное излучение, объясняют авторы работы. Они также отмечают, что температура, при которой источник электричества активируется и изменит свойства покрытия, может настраиваться пользователем.

Материал содержит слой, который может принимать два состояния: сплошная медь, сохраняющая большую часть инфракрасного тепла, что помогает сохранять тепло в здании; или водный раствор, который излучает инфракрасное излучение, что может помочь охладить здание. Изображение: Hsu Group, University of Chicago’s Pritzker School of Molecular Engineering

В своей работе инженеры описали прототип облицовки для здания: квадрат размером около 6 см в поперечнике. Для реальных приложений большое количество таких теплорегулирующих участков можно объединить в крупные листы, подобные черепице. Исследование показало, что способность материала переключаться между двумя состояниями оставалась эффективной даже после 1 800 циклов.

По сути, мы нашли низкоэнергетический способ обращаться со зданием как с человеком. Вы добавляете слой, когда вам холодно, и снимаете слой, когда вам жарко. Такой умный материал позволяет нам поддерживать температуру в здании без огромных затрат энергии.
По-Чун Хсу, профессор Чикагского университета и руководитель исследования