Исследователи из Уханьского университета в КНР создали для стандартного оконного стекла гидрогелевое покрытие толщиной всего несколько миллиметров, способное выборочно блокировать излишнее солнечное тепло, не уменьшая поступление света. Об этом сообщает интернет-издание New Atlas. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
Использование энергии в зданиях составляет более 40% от общего потребления энергии в мире, из которых значительную долю составляют освещение и охлаждение помещений. Традиционные стеклянные окна использовались веками; однако они не являются энергоэффективными. Летом солнечный свет ближнего инфракрасного диапазона, проходящий через окна, вызывает нежелательный нагрев, а сильное отражение среднего инфракрасного диапазона от внутренних поверхностей помещения требует дополнительного отвода тепла, что приводит к большему потреблению энергии.
Чтобы попытаться решить эту проблему, ученые из Уханьского университета в Китае под руководством профессора Кан Лю экспериментировали с новыми материалами для окон, которые по-разному взаимодействуют со светом. Гидрогелевое покрытие толщиной всего несколько миллиметров на стекле было разработано, чтобы отражать больше ближнего инфракрасного света снаружи и позволять большему количеству среднего инфракрасного света выходить изнутри, оставаясь при этом столь же прозрачным для видимого света.
Основой решения стало то, что фотоны видимого света могут проникать в водную среду на глубину более 1 м, в то время как фотоны в ближней инфракрасной части спектра могут преодолеть лишь несколько миллиметров. Поскольку гидрогели в основном состоят из воды, это делает их эффективным селективным барьером.
В ходе тестировании своей разработки китайские исследователи установили, что гидрогелевое стекло отражает до 96% инфракрасного света прямо в космос (поскольку эти длины волн не блокируются атмосферой). Этот эффект способен помочь сохранить внутреннюю часть здания более прохладной, поскольку обычное стекло отражает заметно меньше инфракрасного света – около 84%.
Важно отметить, что гидрогелевое стекло не выглядит тусклее обычного, и на самом деле пропускает даже немного больше света. В зависимости от толщины слоя гидрогеля он пропускал в помещение до 92,8% видимого света по сравнению с 92,3% для обычного стекла.
Исследовательская группа проверила характеристики своего гидрогелевого стекла на уменьшенных моделях внутренних помещений (размером 20x20x20 см) – с толстыми изолированными стенами и одним большим окном. Датчики показали, что окна из гидрогелевого стекла смогли стабильно снижать внутреннюю температуру в помещении до уровня на 3,5 °C меньше.
Разработчики гидрогелевого стекла отмечают: этот материал может помочь снизить потребление энергии для охлаждения, что принесет пользу как окружающей среде, так и кошельку пользователя. Гидрогели достаточно широко распространены и недороги в производстве, что способно дать им при внедрении преимущество перед другими, более сложными конструкциями типа «умных» окон.
Ранее издание discover24.ru сообщало, что в США компанией Glass Dyenamics при государственной поддержке внедряется применение технологии «умного стекла», которое способно «тонироваться» в заданном режиме при подаче электрического заряда.