Новый материал для умных окон

Coatings Today
15.11.2018 257

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

Утечка на атомной станции
Утечка на атомной станции
Было обнаружено, что радиоактивный уран протекает через пол на атомной станции Westinghouse в штате Южная…
Coatings Today
27.07.2018
339
Композиционные покрытия для консервирования груш
Композиционные покрытия для консервирования груш
Ученые разработали покрытие из пищевого крахмала, содержащее эфирное масло зиры. Пленки обладали требуемыми характеристиками для…
28.10.2022
32
Олифы в самовосстанавливающихся умных покрытиях
Олифы в самовосстанавливающихся умных покрытиях
В новой обзорной статье описывается перспективное применение олиф в самовосстанавливающихся умных покрытиях для защиты от…
02.11.2022
55
Неорганические соли в качестве добавок для натуральных восточных лаков
Неорганические соли в качестве добавок для натуральных восточных лаков
В недавно проведенном исследовании предлагается новый экологичный метод, обеспечивающий длительное хранение и относительно нормальное отвреждение…
20.01.2022
390
Тенденции в общих промышленных покрытиях: сделать больше с наименьшими затратами
Тенденции в общих промышленных покрытиях: сделать больше с наименьшими затратами
От компании BASF   Здесь речь пойдёт о покрытиях типа DTM (direct-to-metal) – «прямо на…
Coatings Today
20.11.2018
270
Экологически безопасное самовосстанавливающееся покрытие, защищающее цинк от коррозии
Экологически безопасное самовосстанавливающееся покрытие, защищающее цинк от коррозии
В новом исследовании описываются нанокапсулы полипиррола, содержащие кватернизированный алкилпиридин, которые используются для коррозионностойкого покрытия цинка.…
Coatings Today
15.11.2020
217
Kässbohrer автоматизирует производство снегоукладчиков с помощью окрасочных роботов
Kässbohrer автоматизирует производство снегоукладчиков с помощью окрасочных роботов
Снегоукладчики PistenBully от компании Kässbohrer теперь покрывают краской роботы фирмы Dürr. Это сокращает продолжительность процесса…
Coatings Today
02.04.2019
311
Инновационные противовспениватели для бетона
Инновационные противовспениватели для бетона
Ученые сообщают о применении разветвленных алкилполиэфиров в качестве новых противовспенивателей для бетона. Была получена серия…
15.08.2022
64
Порошковые покрытия CORAFLON Platinum для металлических строительных конструкций
Порошковые покрытия CORAFLON Platinum для металлических строительных конструкций
Компания PPG объявила о выпуске порошковых фторполимерных покрытий PPG CORAFLON® Platinum на основе фторэтилена и…
Coatings Today
22.06.2021
134