Стремясь найти эффективный способ сохранить в зданиях прохладу в жаркую погоду и тепло в холодные месяцы, исследователи из Притцкеровской школы молекулярной инженерии (PME) Чикагского университета разработали изменяющий форму облицовочный материал, который удерживает частицы меди либо в жидком состоянии или твердой форме. Хотя материал использует очень низкий электрический ток для переключения между двумя состояниями, это лишь часть энергии, которую он может сэкономить за счет пассивного нагрева и охлаждения.
Негорючий материал состоит из нескольких слоев, включая полиуретановую пленку, графеновый лист и золотую сетку. Но настоящее действие происходит благодаря водному электролиту и частицам меди.
Когда материал находится в режиме нагрева, частицы меди оседают на пленке, образуя твердый слой, который отлично поглощает солнечное тепло. После того как через материал проходит слабый электрический ток, частицы рассеиваются в электролите, и материал переходит в режим охлаждения, при котором тепловая инфракрасная энергия солнца отражается, а не поглощается. В ходе исследования материал успешно переключался туда и обратно в течение 1800 циклов.
«По сути, мы нашли низкоэнергетический способ обращаться со зданием как с человеком; вы добавляете слой, когда вам холодно, и снимаете слой, когда вам жарко», - сказал ведущий исследователь Асст. Проф. По-Чунь Сюй. «Такой умный материал позволяет нам поддерживать температуру в здании без огромных затрат энергии».
Исследователи обнаружили, что когда материал находится в конфигурации режима твердого нагрева, он может удерживать 93 процента инфракрасной энергии, с которой он контактирует. В режиме жидкостного охлаждения он может отражать до 92 процентов этой энергии. По словам исследователей, даже с учетом небольшого электрического тока, необходимого для активации переключения, это приводит к экономии до 8,4% затрат на ОВК в здании.
«После того как вы переключаетесь между состояниями, вам больше не нужно использовать энергию, чтобы оставаться в любом состоянии», - сказал Хсу. «Поэтому для зданий, где вам не нужно переключаться между этими состояниями очень часто, на самом деле используется очень незначительное количество электроэнергии».
Более того, материал можно запрограммировать на изменение при любой требуемой температуре, поэтому его можно настроить для работы в различных климатических условиях.
Кроме того, поскольку материал прозрачен, когда он находится в режиме охлаждения, в дополнение к преимуществам регулирования температуры, он также может стать интересным элементом дизайна, поскольку он будет иметь медный вид в твердом режиме сохранения тепла, но может показать любой пигмент, нанесенный на нижний слой в режиме прозрачного охлаждения.
