Новый материал для умных окон

Coatings Today
15.11.2018 234

При борьбе с летней жарой, офисные и жилые здания, как правило, задействуют кондиционеры, вынуждая счета за электроэнергию расти. В этой связи можно заметить, что, по приблизительным оценкам, кондиционеры используют около 6% всей электроэнергии, производимой в США, с годовой стоимостью в $29 млрд. – такие уже имеющиеся затраты будут, несомненно, расти по мере повышения показателей на глобальном термостате.

Инженеры Массачусетского технологического института (MIT) недавно разработали теплоотводящую пленку, которая может быть нанесена на окна зданий, для отражения до 70% солнечного тепла. Пленка может оставаться довольно прозрачной при температуре ниже 32° C (89° F). Выше этой температуры, говорят исследователи, плёнка действует как «автономная система» для отражения тепла. Они подсчитали, что если бы все окна на внешних стенах здания были бы покрыты этой плёнкой, стоимость кондиционирования воздуха и энергозатраты здания могли бы снизиться на 10%.

Пленка похожа на прозрачную упаковочную или пищевую пленку, а ее теплоотражающие свойства исходят из крошечных микрочастиц, встроенных в нее. Эти микрочастицы изготовлены из материала, меняющего своё фазовое состояние, который сжимается при воздействии температуры в 29° C (85° F) или выше. В более компактных конфигурациях микрочастицы придают прозрачной пленке более прозрачный или матовый вид.                                         

Будучи нанесённой на окна летом, плёнка может пассивно охлаждать здание, все ещё хорошо пропуская свет. Николас Фанг (Nicholas Fang), профессор машиностроения в MIT, говорит, что материал является доступной и энергоэффективной альтернативой существующим технологиям «умных» окон.

Немногим более года назад Фанг начал сотрудничать с исследователями из Университета Гонконга. Они стремились найти способы уменьшить потребление энергии зданиями в городе, особенно в летние месяцы, когда в регионе становится невыносимо жарко, а использование кондиционеров находится на пике.

«Решение этой проблемы имеет решающее значение для мегаполисов, таких как Гонконг, где люди находятся в острой нужде максимального энергосбережения», – говорит Фанг, имея в виду стремление Гонконга сократить потребление энергии на 40% к 2025 году.

После некоторых несложных вычислений студенты Фанга обнаружили, что значительная часть тепла здания поступает через окна в виде солнечного света. «Оказывается, что за каждый квадратный метр около 500 ватт энергии поступает в виде тепла из-за палящего солнечного света из окна», – говорит Фанг. «Это эквивалентно примерно пяти лампочкам».

Исследователи изучили литературу для «термохромных» материалов –термочувствительных материалов, которые временно меняют фазу или цвет в ответ на тепло. В конце концов, они остановились на микрочастицах поли-(N-изопропилакриламида)-2-аминоэтилметакрилата гидрохлорида, которые напоминают крошечные, прозрачные, волокнисто-перепончатые сферы и заполнены водой. При температурах в 29° C (85° F) или выше сферы, по сути, выжимают всю свою воду и стягиваются в тесные пучки волокон, которые отражают свет по-другому, делая материал просвечивающим.

В предыдущих экспериментах другие группы учёных обнаружили, что, хотя суженные частицы могут отражать свет относительно хорошо, они далеко не так хороши для защиты от тепла. Фанг и его коллеги поняли, что это ограничение сводится к размеру частиц. Частицы, использованные в предыдущих исследованиях, уменьшались до диаметра около 100 нм – меньше длины волны инфракрасного света, что облегчало прохождение тепла.

Чтобы предотвратить это, Фанг и его коллеги расширили молекулярную цепочку каждой микрочастицы, так что в ответ на тепло они только сокращались до диаметра около 500 нм, что, по словам Фанга, «более совместимо с инфракрасным спектром солнечного света».

Исследователи создали раствор из теплозащитных микрочастиц, которые они наносили между двумя листами стекла 12 на 12 дюймов (30 см 30 см), чтобы создать окно с пленочным покрытием. Они светили из солнечного симулятора на это искусственное окно, чтобы сымитировать входящий солнечный свет, и обнаружили, что пленка стала морозящей в качестве реакции на жару. Когда они измерили электрическую освещённость солнечного излучения, передаваемую через другую сторону окна, исследователи обнаружили, что пленка смогла отразить около 70% тепла, выделяемого лампой.

Заглядывая вперёд, команда планирует провести больше испытаний с плёнкой, чтобы выяснить, может ли изменение формулы и использование другими способами улучшить ее теплозащитные свойства.

Связаться с нами

Готово, ваша заявка успешно отправлена.
Ошибка, попробуйте обновить страницу и попробовать снова.

Вам будет интересно

22 октября начала работу 17-я Международная выставка ExpoCoating Moscow
22 октября начала работу 17-я Международная выставка ExpoCoating Moscow
Более 85 компаний из России, Австрии, Беларуси, Герма­нии, Италии, Китая, Турции, Чехии и Швеции представляют…
Coatings Today
23.10.2019
283
Сверхамфифобное покрытие ПТФЭ/CuO по 6061Al
Сверхамфифобное покрытие ПТФЭ/CuO по 6061Al
Ученые разработали сверхамфифобное покрытие на основе ПТФЭ/CuO по 6061Al, которое быстро изготавливается двухстадийным методом и…
Coatings Today
11.11.2020
168
УФ-отверждаемые покрытия на основе тиолена полностью из биологического сырья
УФ-отверждаемые покрытия на основе тиолена полностью из биологического сырья
Новый состав на биооснове после УФ-отверждения позволяет получить полимерную сетку, пригодную для нанесения покрытий. Полученные…
Coatings Today
26.08.2021
113
Новые огнестойкие прозрачные покрытия для древесины
Новые огнестойкие прозрачные покрытия для древесины
Исследователи представили гибридные полиуретановые/акриловые дисперсии, содержащие реакционноспособные фосфорные антипирены, которые можно использовать в качестве прозрачных…
14.09.2022
26
Ученые создают полимер, улавливающий аммиак
Ученые создают полимер, улавливающий аммиак
В конце года ученые из Института имени Нильса Бора и химического факультета Копенгагенского университета объявили…
Coatings Today
11.03.2021
149
Правительство Италии обратит внимание на инфраструктуру после обрушения моста в Генуе
Правительство Италии обратит внимание на инфраструктуру после обрушения моста в Генуе
Буквально через несколько дней после обрушения моста Моранди в Генуе, Италия, правительство провозгласило, что будет…
Coatings Today
20.08.2018
299
Измерение адгезии защитных покрытий на бронзовых поверхностях
Измерение адгезии защитных покрытий на бронзовых поверхностях
В данной работе предложен методологический подход к оценке покрытий, нанесенных на металлические памятники, на основе…
Coatings Today
26.09.2019
305
Сверхкомпактные насосы для перекачивания лакокрасочных материалов
Сверхкомпактные насосы для перекачивания лакокрасочных материалов
Компания SAMES KREMLIN выпускает два новых сверхкомпактных насоса для перекачивания лакокрасочных материалов. Ключевые особенности этих…
Coatings Today
15.09.2020
199
KATO WORKS CO., LTD. выпустила 51-тонный кран повышенной проходимости SR-500LX
KATO WORKS CO., LTD. выпустила 51-тонный кран повышенной проходимости SR-500LX
Кран КАТО SR-500LX повышенной проходимости Общая спецификация Максимальная грузоподъемность: 51 т х 2,5 м Длина стрелы: 10,8 х…
Coatings Today
23.10.2019
363