Экологически чистые здания очень привлекательны с точки зрения устойчивого развития и эффективного энергопотребления. В последнее время учёные добились значительных успехов в разработке энергоэффективных «умных» окон с такими функциями, как оптическая модуляция, высокая прозрачность, низкая теплопроводность, а также защита от ультрафиолетового (УФ) излучения и теплоизоляция, которые могут заменить традиционные стеклянные окна. «Умные» окна — это перспективная технология, позволяющая защитить предметы домашнего обихода и здоровье людей от вредного воздействия УФ-излучения.
Недавно группа исследователей из Республики Корея под руководством профессора Сон Хо Сона из Национального университета Конджу совершила прорыв в этой области. Они впервые использовали полимеризуемый под воздействием ультрафиолета жидкокристаллический полимер (PDLC) в модифицированной древесине для создания переключаемых термохромных прозрачных материалов (TW) для «умных» окон. Открытия были опубликованы в журнале Advanced Composites and Hybrid Materials.
«Пассивное» смарт-окно на основе PDLC/TW, созданное в рамках этого исследования, регулирует коэффициент пропускания видимого света в зависимости от температуры без дополнительных затрат энергии. Технология PDLC/TW демонстрирует медленно увеличивающийся коэффициент пропускания в зависимости от температуры: от непрозрачного (коэффициент пропускания 28 %) при комнатной температуре до прозрачного (коэффициент пропускания 78 %) при 40 °C — на длине волны 550 нм. Таким образом, окно демонстрирует автономную регулировку освещения, не требуя внешнего источника электроэнергии.
Кроме того, бальсовое дерево PDLC/TW обеспечивает практически полную защиту от ультрафиолетового излучения. Материал блокирует почти 100 % излучения UVA за счёт уникального эффекта «J-агрегации», защищая кожу и внутренние поверхности без ущерба для видимого света. Его теплопроводность в 5 раз ниже, чем у стекла. «Благодаря теплопроводности 0,197 Вт м⁻¹ К⁻¹ новый биокомпозит значительно снижает потери тепла в зданиях или его приток», — подчёркивает доктор Ким.
Он также отмечает разнообразие сфер применения разработки: «Наша инновация — это прямая экологичная замена стеклу, которая обеспечивает приватность в ночное время и естественное освещение в дневное, при этом снижая затраты на электроэнергию для систем отопления, вентиляции и кондиционирования. Она идеально подходит для "умных" теплиц, поскольку предотвращает ожоги растений, автоматически регулируя количество солнечного света и поддерживая стабильную температуру внутри теплицы. Кроме того, технология перспективна для разработки интеллектуальных носимых устройств мониторинга состояния здоровья. Прибор можно использовать как гибкий пластырь, который становится прозрачным, когда температура тела превышает 38 °C, и мгновенно сигнализирует о состоянии здоровья без использования батареек или электроники», — говорит доктор Ким.
В долгосрочной перспективе эта работа может открыть путь к углеродно-нейтральному образу жизни, сделав углеродно-нейтральные дома доступными для среднестатистической семьи за счёт замены энергозатратных «умных» окон на самоуправляемые панели на основе древесины. Это может произвести революцию в сфере продовольственной безопасности: «умные» теплицы, в которых используется материал нового поколения, могут стабилизировать производство продуктов питания в суровом климате за счёт оптимального, не требующего затрат энергии управления теплом и светом. Наконец, ожидается, что эта технология проложит путь к созданию класса недорогих одноразовых медицинских носимых устройств без батареек, таких как браслеты для измерения температуры, которые предоставляют критически важные данные о состоянии здоровья без необходимости зарядки или синхронизации.
[Фото: ru.123rf.com]
