Ученые изобрели новый чувствительный к температуре строительный материал

Исследователи из Чикагского университета разработали строительный материал, который меняет свой инфракрасный цвет и количество тепла, которое он поглощает или излучает, в зависимости от температуры наружного воздуха.

В жаркие дни материал может излучать до 92% содержащегося в нем инфракрасного тепла, помогая охлаждать внутреннюю часть здания, а в более холодные дни он излучает всего 7% инфракрасного излучения, помогая сохранять тепло в здании.

По сути, мы нашли энергоэффективный способ, который позволяет относиться к зданию как к человеку: вы добавляете слой, когда вам холодно, и снимаете слой, когда вам жарко. Такой умный материал позволяет нам поддерживать комфортную температуру в здании без огромных затрат на электроэнергию.

— сказал доцент По-Чун Хсу, который руководил исследованиями в Притцкеровской школе молекулярной инженерии (PME).

Исследователи разработали негорючий электрохромный строительный материал, содержащий слой, который может принимать две формы: твердую медь, которая сохраняет большую часть инфракрасного тепла, или водный раствор, который излучает в инфракрасном спектре. При любой выбранной температуре срабатывания устройство может использовать небольшое количество электричества, чтобы вызвать химический сдвиг между состояниями, либо нанося медь в виде тонкой пленки, либо удаляя эту медь.

В новой статье, опубликованной в Nature Sustainability, исследователи подробно описали, как устройство может быстро и обратимо переключаться между твердым и жидким состояниями. Они показали, что способность переключаться между этими двумя формами оставалась эффективной даже после 1800 циклов.

Затем команда создала модели того, как новый материал может помочь снизить затраты на электроэнергию для типовых зданий в 15 городах США. В среднестатистическом коммерческом здании электроэнергия, используемая для электрохромных изменений в материале, составит менее 0,2% от общего потребления, что позволит сэкономить 8,4% годового электропотребления.

Как только вы переключаетесь между состояниями, вам не нужно больше тратить энергию, чтобы оставаться в любом из них. Поэтому, в реальных условиях используется очень незначительное количество электроэнергии.

— сказал Хсу.

До сих пор группа Хсу создавала только небольшие отрезки материала, однако они предполагают, что такие отрезки можно было бы собрать в большие листы. Сообщается, что материал может иметь практически любой желаемый цвет: водянистая фаза прозрачна, и за ней можно нанести покрытие может быть окрашено в любой оттенок, это не повлияет на способность поглощать инфракрасное излучение.

В настоящее время исследователи изучают различные способы изготовления материала. Они также планируют исследовать, как могут быть полезны промежуточные состояния материала.

Источник: coolingpost.com