Похоже, исследователи из Притцкеровской школы молекулярной инженерии (PME) Чикагского университета нашли новый эффективный способ сохранять в зданиях прохладу в жаркую погоду и тепло в холодные месяцы. Они разработали изменяющий форму материал, который удерживает частицы меди либо в жидком состоянии, либо в твердой форме.
Для переключения между этими состояниями материала используется очень малый электрический ток — ничтожно малый по сравнению с тем, сколько энергии материал может сэкономить за счет практически пассивного нагрева и охлаждения.
Негорючий материал состоит из нескольких слоев — полиуретановой пленки, графенового листа и золотой сетки. Но действующими компонентами являются водный электролит и частицы меди. Когда материал находится в режиме нагрева, частицы меди оседают на пленке, образуя твердый слой, который отлично поглощает солнечное тепло. Когда на материал подают слабый слабый электрический ток, частицы рассеиваются в электролите, и материал переходит в режим охлаждения, при котором тепловая инфракрасная энергия солнца отражается. В ходе исследования материал успешно переключался туда и обратно в течение 1800 циклов.
Согласно проведенным экспериментам, в режиме нагрева материал может поглощать 93% ИК-лучей. В режиме жидкостного охлаждения он может отражать до 92% этой энергии. Даже с учетом электрического тока, необходимого для активации переключения, это приводит к экономии до 8,4% затрат на системы HVAC в здании.
Более того, материал можно «запрограммировать» на изменение при любой требуемой температуре, т. е. настроить для работы по-разному в различных климатических условиях.
Благодаря прозрачности, материал может быть использован для изготовления необычных элементов дизайна. Например, в нагретом состоянии это будет просто медный лист, а при охлаждении сквозь лист будут видны любые узоры и рисунки, нанесенные на нижний слой материала.
На данный момент исследователи создали образцы материала размером 6 см, но, по их словам, можно создать покрытие, похожее на черепицу. В дальнейшем планируется коммерциализация технологии и материала.
Исследование опубликовано в журнале Nature Sustainability.
