Из воды и гидрогеля: создали энергосберегающее умное окно
Ученые создали умное окно, которое становится непроницаемым при нагревании. Летом такое окно будет препятствовать перегреву помещения.
Окно состоит из жидкой смеси воды и гидрогеля, уложенного между стекол. Исследование опубликовано в журнале Joule.
Интересно С искусственным интеллектом: изобрели чемодан для незрячих людей – фото, как работает
Что известно
Ученые разработали термочувствительные полимеры, реагирующие на изменение температуры. Нижняя критическая температура равна 32 градусам Цельсия. Эта температура определяет переход от гидрофильных до гидрофобных свойств материала. Ниже нее полимер смешивается с водой и раствор становится прозрачным, а при нагревании становится гидрофобным и отдает воду – визуально раствор мутнеет и хуже пропускает солнечный свет.
Группа ученых под руководством Ян Чжоу из Наньянского технологического университета заметили, что вода может накапливать тепло лучше других распространенных строительных материалов, таких как дерево, металл, бетон. Они использовали это свойство, чтобы спроектировать умное окно. Именно окно – это смесь частиц полимера (N-изопропилакриламид) и большого количества воды, которые заливают между двух слоев стекла. Раствор получается свободно текучим, поэтому не требует сложных процедур нанесения.
Окно работает благодаря двум механизмам: изменении прозрачности и накоплению тепла.
Умное окно в разное время суток и время года, где желтыми стрелками обозначен видимый свет, а красными – тепло / Фото Yang Zhou et al
При невысокой температуре на улице окно прозрачное и пропускает свет. При нагревании от солнечного света запускается фазовый переход полимера и окно мутнеет, сначала становится полупрозрачным, а затем светонепроницаемым. Тепло от солнечного света поглощается раствором.
Ученые провели тесты, 100 раз нагревая окно до 60 градусов Цельсия и охлаждая до 20 градусов. Исследователи посчитали, что такое окно прослужит 17,6 года – как минимум на полтора года дольше, чем другие умные окна.
Кроме того, окно с прослойкой раствора толщиной в один сантиметр хорошо снижает уровень шума. Индекс звукоизоляции в испытаниях оказался выше, чем у двойного стеклопакета.