И вот снова: осталось несколько дней весны, и мы уже чувствуем, что будет еще одно очень жаркое лето, когда наши дома превратятся в печи. Мы знаем, что для борьбы с жарой мы будем прибегать к кондиционерам, маленьким энергоемким монстрам, которые способствуют выбросам CO2. Но что, если бы существовал способ сохранять прохладу в комнатах, не влияя на окружающую среду?
Это вызов, который каждый год давайте опубликуем возможные решения. И это то, что также собрала команда из Университета Нотр-Дам в США. Их решение настолько же просто, насколько и гениально: «умное» стекло, которое блокирует тепло, пропуская свет. Давайте вместе посмотрим, как работает это изобретение.
Невидимый враг: тепловые волны
Исследовательская группа под руководством профессора Тэнфэй Луо опубликовал исследование в журнале Cell Reports Physical Science (Я связываю это здесь) по названию"Широкоугольный спектральный фильтр для энергосберегающих окон, разработанный с помощью активного обучения с усилением квантового отжига«. Как следует из названия, в статье описывается разработка вида покрытия, целью которого является снижение энергопотребления зданий и сокращение использования систем кондиционирования воздуха.
Инновационное покрытие способно блокировать инфракрасный и ультрафиолетовый свет, но при этом пропускает видимый свет независимо от положения солнца.
Важно знать, что инфракрасные и ультрафиолетовые волны ответственны за нежелательное тепло внутри домов.
Кремниевый полимер для большей эффективности
Обычные оконные покрытия в основном предназначены для обеспечения оптимальных характеристик. когда солнечное излучение проходит через них под углом 90 градусов. К сожалению, количество естественного света постоянно меняется в зависимости от времени года и времени года. Проще говоря, это означает, что эти решения имеют свои ограничения.
Чтобы решить эту проблему, профессор Тенфэй Луо и его коллеги создали оконное покрытие. состоит из ультратонких слоев кремнезема, оксида алюминия и оксида титана на стеклянной основе. Как будто этого было недостаточно, они добавили в смесь кремниевый полимер микрометровой толщины, чтобы лучше возвращать тепловое излучение в вакуум, то есть за пределы здания.
Квантовые вычисления на службе энергосбережения
Используя квантовые вычисления, исследователи смогли определить оптимальную конфигурацию, обеспечивающую максимальное проникновение света при одновременном уменьшении воздействия длин волн, генерирующих тепло.
Благодаря моделированию команда обнаружила, что их прозрачное покрытие может снизить внутреннюю температуру на 5,4–7,2°C., независимо от угла проникновения солнечных лучей.
Интересно, что эта новая технология не только способна произвести революцию в строительном секторе, но и может быть распространена на автомобильный мир. В частности, покрытие можно интегрировать в автомобильные стекла.
Поворотный момент для более устойчивого будущего с меньшим количеством кондиционеров. Или без.
Изобретение Университета Нотр-Дам представляет собой значительный шаг вперед в борьбе с глобальным потеплением и выбросами CO2. Благодаря этому «волшебному» стеклу мы вскоре сможем ограничить или даже избежать использования энергоемких кондиционеров и высоких счетов, не отказываясь при этом от комфорта нашего дома.
Но на этом преимущества не заканчиваются. Эта технология также может найти применение в других отраслях, например в автомобильной, помогая снизить расход топлива и вредные выбросы.
Конечно, путь к широкомасштабному распространению этих «умных окон» еще долгий. Чтобы сделать продукт доступным для всех, потребуются дальнейшие исследования и инвестиции. Между тем есть подтверждение тому, что иногда самые гениальные решения скрыты в невидимых деталях, например, в длинах волн света.
