Возможно, вы слышали об электрохромных окнах или солнцезащитных очках, которые можно электронным образом переключать между прозрачным и тонированным состояниями. Что ж, та же технология была применена к новому материалу, который может как обогревать, так и охлаждать здания, если он установлен на их внешних стенах.
Хотя они не все работают одинаково, электрохромные устройства обычно включают два тонких прозрачных слоя электродного материала, между которыми находится электрически чувствительный материал. Последний материал по умолчанию прозрачный, но темнеет, когда электрический ток течет между слоями электродов.
Новый материал, разработанный учеными из Университета Дьюка в Северной Каролине, работает аналогичным образом. Он включает в себя два электродных слоя из графена, каждый из которых имеет золотую сетку, нанесенную на одну сторону для повышения его электропроводности. Между этими слоями находится жидкий электролит, содержащий наночастицы металлов. На дне материала находится слой отражающего вещества - иными словами, зеркало.
Когда между электродами протекает электрический ток, наночастицы реагируют кластеризацией рядом с верхним электродом. Это заставляет электролит становиться черным, так что он поглощает и улавливает как видимый, так и ближний инфракрасный спектры падающего солнечного света. В результате материал нагревается, позволяя дополнить существующую систему отопления здания.
Когда направление электрического тока меняется на противоположное, наночастицы в электролите разлетаются, делая его прозрачным, открывая лежащее под ним зеркало. Это зеркало отражает солнечный свет прочь от материала, а также позволяет уйти любому ближнему инфракрасному свету (теплу), который может задерживаться за ним. Таким образом, это помогает зданию оставаться прохладным. Следует отметить, что светоотражающий слой непрозрачен, поэтому материал нельзя использовать в качестве оконного стекла.
В настоящее время ученые продолжают развитие технологии, которое будет включать увеличение количества циклов переключения между прозрачным и непрозрачным состояниями - в настоящее время это можно сделать только около 24 раз, прежде чем потеряется эффективность.
Взгляните на слои новой технологии пассивного нагрева и охлаждения, которая настроена на взаимодействие как с видимым светом, так и с тепловым излучением. Переход между состояниями материала занимает около двух минут. Фото: Po-Chun Hsu, Duke University
«Я могу представить себе такую технологию, образующую своего рода оболочку или фасад для зданий, чтобы пассивно обогревать и охлаждать их, значительно сокращая количество энергии, потребляемой нашими системами HVAC (акроним от англ. Heating, Ventilation, & Air Conditioning) [отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха]», - говорит ведущий ученый, доцент По-Чун Сюй (Po-Chun Hsu). «Я уверен в этой работе и думаю, что ее будущее направление очень многообещающее».
Исследование описано в статье, недавно опубликованной в журнале American Chemical Society Energy Letters.
Источник: Duke University via EurekAlert
