Новое покрытие-хамелеон изменит способ обогрева и охлаждения зданий

Когда лето сменяется осенью, многие люди выключают кондиционеры и включают обогреватели. Однако традиционные системы отопления и охлаждения требуют больших затрат энергии, а поскольку они, как правило, работают на ископаемом топливе, то не являются экологичными.

Теперь, подражая хамелеону, обитающему в пустыне, группа исследователей, опубликовавшая доклад в журнале ACS Nano Letters, разработала энергоэффективное и экономичное покрытие. Этот материал может сохранять прохладу в зданиях летом и тепло зимой без дополнительных затрат энергии.

Многие обитатели пустынь имеют специальные приспособления, позволяющие им выживать в суровых условиях с большими суточными перепадами температур. Например, хамелеон намакуа, обитающий на юго-западе Африки, меняет свой цвет, чтобы регулировать температуру тела в зависимости от условий. В жаркую погоду они становятся светло-серыми, отражая солнечный свет и сохраняя прохладу, а после похолодания приобретают темно-коричневый цвет, поглощая тепло. Эта уникальная способность является примером пассивного регулирования температуры в естественных условиях — явление, которое может быть использовано для создания более энергоэффективных зданий. Однако многие системы, такие как охлаждающие краски или цветные стальные плитки, предназначены только для поддержания в зданиях либо прохлады, либо тепла, и не могут переключаться между «режимами». Вдохновленные хамелеоном Namaqua, Фуцян Ванг (Fuqiang Wang) и его коллеги хотели создать покрытие, меняющее цвет и адаптирующееся к колебаниям внешней температуры.

Для создания покрытия ученые смешали термохромные микрокапсулы, специализированные микрочастицы и связующие вещества, образовав суспензию, которую распылили или нанесли кистью на металлическую поверхность. При нагревании до 68 градусов по Фаренгейту поверхность начинала менять цвет с темного на светло-серый. При достижении температуры 86 градусов светлоокрашенная пленка отражала до 93% солнечного излучения. Даже при нагреве свыше 175 градусов в течение целого дня материал не проявлял никаких признаков повреждения. Далее команда исследователей протестировала его наряду с тремя традиционными покрытиями — обычной белой краской, краской для пассивного радиационного охлаждения и синей стальной плиткой — в ходе испытаний на открытом воздухе на миниатюрных зданиях размером с конуру в течение всех четырех сезонов.

  • Зимой новое покрытие было немного теплее, чем система пассивного радиационного охлаждения, хотя в более теплых условиях оба покрытия поддерживали схожую температуру.
  • Летом новое покрытие было значительно холоднее, чем белая краска и стальная плитка.
  • Весной и осенью новое покрытие оказалось единственной системой, способной адаптироваться к резким колебаниям температуры, переключаясь с нагрева на охлаждение в течение дня.

По мнению исследователей, такая система, меняющая цвет, может сэкономить значительное количество энергии для регионов с несколькими сезонами, при этом она недорога и проста в изготовлении.

20.09.2023


Подписаться в Telegram



Хайтек

Science Advances: Ученые научились предсказывать водородное охрупчивание
Science Advances: Ученые научились предсказывать водородное охрупчивание

При выборе материала для инфраструктурных...

В ПИШ КАИ создали «мост» к цифровому двойнику композитных преформ
В ПИШ КАИ создали «мост» к цифровому двойнику композитных преформ

Образовательное пространство Технологическое м...

Physical Review Letters: Ученые описали альтернативный магнетизм
Physical Review Letters: Ученые описали альтернативный магнетизм

Магнитные материалы традиционно классифицируют...

Nature: Международная группа ученых решает сложную физическую задачу
Nature: Международная группа ученых решает сложную физическую задачу

Сильно взаимодействующие системы играют важную...

В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом

С помощью большой языковой модели инженеры Мас...

Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах

Исследовательская группа, работающая в UN...

Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий
Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий

Когда речь заходит о сверхпроводящих куби...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Transportation Research: Выбросы абразива от поездов вызывают беспокойство
Transportation Research: Выбросы абразива от поездов вызывают беспокойство
Горные деревья спасаются от потепления, сползая и поднимаясь по склонам
Горные деревья спасаются от потепления, сползая и поднимаясь по склонам
Казанские ученые заявили, что адаптивность молочного скота важнее генетики
Казанские ученые заявили, что адаптивность молочного скота важнее генетики
Звездный магнетизм может указывать на потенциальную обитаемость экзопланеты
Звездный магнетизм может указывать на потенциальную обитаемость экзопланеты
IEEE Access: Актуатор в реабилитационных перчатках восстановит движение пальцев
IEEE Access: Актуатор в реабилитационных перчатках восстановит движение пальцев
Учёные предлагают контролировать москитов с помощью генетической селекции
Учёные предлагают контролировать москитов с помощью генетической селекции
Учёные МИСИС и ИФХЭ РАН разработали быстрый и дешёвый метод получения вольфрама
Учёные МИСИС и ИФХЭ РАН разработали быстрый и дешёвый метод получения вольфрама
Казанский студент намерен разработать умные очки в 3 раза дешевле аналогов
Казанский студент намерен разработать умные очки в 3 раза дешевле аналогов
На российском рынке труда — дефицит инженеров и конструкторов на производстве
На российском рынке труда — дефицит инженеров и конструкторов на производстве
Scientific Reports: Экологичное лечение спасает яйца кальмаров от паразита
Scientific Reports: Экологичное лечение спасает яйца кальмаров от паразита
ANZJ of Public Health: Пары сварки подвергают сварщиков риску развития рака
ANZJ of Public Health: Пары сварки подвергают сварщиков риску развития рака
Казанские ученые выяснили, что русский язык позитивнее английского
Казанские ученые выяснили, что русский язык позитивнее английского
AIChE Journal: Инженеры исследуют расширение интеллекта для большей безопасности
AIChE Journal: Инженеры исследуют расширение интеллекта для большей безопасности
Оценка мозга при деменции и инсульте также предсказывает депрессию в конце жизни
Оценка мозга при деменции и инсульте также предсказывает депрессию в конце жизни
Science Advances: Ученые научились предсказывать водородное охрупчивание
Science Advances: Ученые научились предсказывать водородное охрупчивание

Новости компаний, релизы

U-NOVUS 2024: технологическое развитие России немыслимо без университетов и инвестиций бизнеса в техпред
Новая "Кантиана" поможет студентам быстрее адаптироваться к калининградскому климату
Российские ученые предложили тушить пожары с помощью газогидратного огнетушителя
Биохимики СПбГУ выяснили, что гипоксия плода в сочетании со стрессом матери может приводить к никотиновой зависимости
В России начинает работу фонд для нуждающихся в сложном высокотехнологичном лечении