Американские и южнокорейские физики создали прозрачное покрытие, которое отражает и поглощает тепловое излучение Солнца и солнечный ультрафиолет. Окна с подобным покрытием позволят снизить расходы на кондиционирование помещений на 30%, пишут ученые в журнале ACS Energy Letters.
«В горячих и сухих городах мира разработанная нами пленка позволит снизить энергопотребление кондиционеров и прочих охлаждающих систем примерно на 31% по сравнению с обычными окнами. Эту же технологию можно применять и для создания покрытий для стекол автомобилей, а также для массы других целей», — пишут исследователи.
По текущим оценкам ученых, системы кондиционирования воздуха, промышленные холодильные установки и прочие охладительные агрегаты потребляют примерно 15% электрической энергии, производимой в мире. В будущем этот показатель будет только расти по мере усиления глобального потепления и повышения уровня жизни в развивающихся странах.
Группа южнокорейских и американских физиков под руководством Ло Тэнфэя, профессора университета Нотр-Дам (США), разработала простую и при этом дешевую технологию, которая позволит значительно сократить расходы энергии на охлаждение квартир и офисных помещений. Она представляет собой прозрачную пленку, которая избирательно пропускает через себя электромагнитное излучение Солнца.
Охлаждающие окна
Как отмечают исследователи, созданная ими пленка была разработана при помощи квантового отжигателя, аналоговой системы квантовых вычислений. Она позволила ученым оптимизировать свойства покрытия и подобрать такую его структуру, которая могла бы одновременно взаимодействовать и с инфракрасным излучением, и с ультрафиолетовыми лучами Солнца. На их долю, по словам исследователей, приходится около 50% от общей энергии солнечного излучения.
Расчеты физиков показали, что почти всю эту энергию можно поглотить или отразить в окружающее пространство при помощи тонкой пленки, состоящей из чередующихся слоев двуокиси кремния, нитрида кремния, оксида алюминия и оксида титана. Молекулы этих веществ активно взаимодействуют с фотонами инфракрасного излучения или ультрафиолета, в результате чего эти частицы не проникают через окно внутрь помещения.
Ученые подготовили несколько прототипов окон с разными версиями подобных прозрачных покрытий и детально изучили характер их взаимодействий с солнечным светом. Оказалось, что многослойные пленки поглощали примерно 86 мегаджоулей энергии на каждый квадратный метр поверхности стекла, что очень близко к теоретическому максимуму для подобных покрытий.
По этой причине ученые считают, что применение созданного ими материала на практике позволит снизить температуру в помещениях примерно на 6 градусов Цельсия во время жаркой погоды, а также на треть снизить расходы энергии на работу кондиционеров и прочих охлаждающих устройств. Это особенно актуально для государств Ближнего Востока и прочих регионов Земли с постоянно сухим и жарким климатом, подытожили исследователи.
