Команда ученых из Харбинского политехнического института создала пленки из вольфрам-легированного диоксида ванадия (WₓV₁₋ₓO₂), которые меняют свои свойства в зависимости от температуры. Это открытие может перевернуть системы терморегуляции — например, в зданиях или электронике. Раньше подобные материалы делали только в виде дорогих монокристаллов, но теперь их удалось получить в виде поликристаллических пленок с помощью более доступной технологии — импульсного магнетронного напыления.

Результаты опубликованы в издании Materials Futures.

Главное преимущество этих пленок — их способность регулировать инфракрасное излучение. При нагреве или охлаждении их коэффициент излучения меняется от 0,25 до 0,87 в ключевом для теплопередачи диапазоне (7–13 мкм). Это значит, что материал может автоматически уменьшать или увеличивать теплоотдачу, экономя энергию. Например, если покрыть крышу здания такой пленкой, она летом будет отражать лишнее тепло, а зимой — удерживать его внутри. Расчеты показывают, что это снизит энергопотребление систем кондиционирования и отопления на 8% в среднем, а в некоторых климатических зонах — до 48,95 МДж на см² в год.

Как это работает

• При нагреве электроны в материале переходят в другое энергетическое состояние, разрушая связи между атомами ванадия.
• Это меняет оптические свойства: пленка начинает сильнее излучать в ИК-диапазоне.
• Процесс обратим — при охлаждении все возвращается в исходное состояние.

Ученые использовали несколько методов, чтобы изучить поведение материала:

• Сканирующая ближнепольная микроскопия — показала, как меняется структура на наноуровне.
• Рентгеновская дифракция — подтвердила кристаллическую структуру.
• Рамановская спектроскопия — помогла отследить колебания атомов при нагреве.

Пока технология не идеальна: нужно проверить, как пленка поведет себя в реальных условиях — под дождем, ветром, перепадами температур. Но потенциал огромен — от умных зданий до космических аппаратов.

Это исследование решает две ключевые проблемы:

1. Энергоэффективность — динамические пленки сократят расходы на отопление и кондиционирование, что критично в условиях роста тарифов.
2. Доступность — переход от монокристаллов к поликристаллическим пленкам удешевит технологию в разы.

Особенно выиграют регионы с резкими сезонными перепадами температур — например, средняя полоса России или горные районы.

Главный вопрос — долговечность. В статье нет данных о том, как пленка переносит:

• УФ-излучение (деградация на солнце).
• Механические повреждения (град, пыль).
• Многократные циклы нагрева-охлаждения.

Без этих испытаний говорить о массовом применении рано.

Ранее ученые объяснили, как выбрать идеальное одеяло для сна с точки зрения терморегуляции. Если вам за 50, то читайте скорее — возможно, это поможет нормализовать сон.