Одна из сторон материала поглощает солнечное тепло, а другая отражает его, что позволяет экономить до 11 кВт·ч энергии на квадратный метр в год. Разработка успешно прошла испытания на открытом воздухе.
Китайские ученые создали уникальный материал, который может автоматически переключаться между режимами нагрева и охлаждения в зависимости от окружающей среды. Идея проекта была вдохновлена пингвинами — животными, которые хорошо удерживают тепло в холодных условиях и не перегреваются в теплую погоду благодаря сложной структуре своих перьев и жировой прослойке.
Новая пленка является так называемым «двуликим» материалом Janus — название происходит от древнеримского бога Януса с двумя лицами. Разработка была осуществлена исследователями из Харбинского технологического института, Хэнаньского педагогического университета и лаборатории Сучжоу.
Одна из сторон пленки предназначена для нагрева. Она поглощает около 94,5% солнечного излучения и быстро нагревается под воздействием света. В лабораторных испытаниях температура поверхности достигала около 73 °C, а во время тестов на открытом воздухе — до 87 °C. Основой материала стал диоксид ванадия (VO₂), который при нагревании резко меняет свои свойства и начинает проводить электрический ток почти как металл.
Благодаря этому пленка способна не только нагреваться, но и изменять взаимодействие с микроволнами. При комнатной температуре радиосигналы проходят через материал свободно, но после нагрева он начинает эффективно блокировать и отражать микроволновое излучение. В диапазоне X-band, который используется в радарах и спутниковой связи, уровень пропускания сигнала снижается с 83,6% до 0,06%.
Вторая сторона пленки функционирует противоположным образом — она охлаждает поверхность. Для этого применяются частицы диоксида кремния и пористая структура, отражающая более 90% солнечного света. В то же время материал эффективно излучает тепло в инфракрасном диапазоне. Во время уличных испытаний охлаждающая сторона поддерживала температуру на 4–12 °C ниже окружающей среды.
Разработчики также сделали обе поверхности супергидрофобными — вода собирается в капли и скатывается с материала, не оставаясь на нем. Это обеспечивает антиобледенительные свойства. В ходе экспериментов образование льда удавалось задерживать более чем на 13 минут, а уже образовавшийся лед таял примерно за 17 минут даже при температуре около -6 °C.
Исследователи полагают, что такие покрытия можно будет применять в строительстве, транспорте и электронике. Например, зимой здания смогут поглощать больше солнечного тепла, а летом — отражать его, что снизит нагрузку на кондиционеры. По оценкам авторов проекта, возможная экономия энергии может составлять около 11 кВт·ч на квадратный метр в год.
На данный момент технология остается в стадии лабораторной разработки. Следующим шагом станут испытания долговечности материала и подготовка к массовому производству. Результаты исследования опубликованы в журнале Advanced Functional Materials.
<div class="mediaPollEmbed" data-prerendered><noscript><section><h2>Опрос: как вы относитесь к e-mail рассылкам</h2><p>8 вопросов</p><form method="POST" action="https://media-poll.mail.ru/api/30f65907-2174-5df4-a9d8-225b47838b8b"><fieldset><legend>Как вы относитесь к e-mail рассылкам?</legend><label><input type="radio" name="27085" value="95472"/>Положительно, могу узнать много нового и получить выгодные предложения</label><br/><label><input type="radio" name="27085" value="95473"/>Нейтрально, практически не пользуюсь</label><br/><label><input type="radio" name="27085" value="95474"/>Скорее негативно, не понимаю, зачем они нужны</label><br/><label><input type="radio" name="27085" value="95475"/>Негативно, они только засоряют почту</label><br/></fieldset><button type="submit">Далее</button></form></section></noscript></div><script type="text/javascript">(function(window){var mediaPoll=(window.mediaPoll=window.mediaPoll||{});var container=document.currentScript.previousElementSibling;var uuid="30f65907-2174-5df4-a9d8-225b47838b8b";mediaPoll.loadAPIPromise=mediaPoll.loadAPIPromise||new Promise((resolve,reject)=>{const loadScript=(onload,onerror)=>{var head=document.getElementsByTagName('head')[0];var script=document.createElement('script');script.async=true;script.onload=onload;script.onerror=onerror;script.src='https://media-poll.mail.ru/-/1779444856576/embed/main.js';head.appendChild(script)};loadScript(resolve,()=>{mediaPoll.loadAPIPromise=null;reject()})});mediaPoll.loadAPIPromise.then(()=>{window.mediaPoll.render(uuid,container)})})(window)</script>
Фото: hi-tech.mail.ru