Новое покрытие, вдохновленное хамелеонами: может охлаждать и обогревать здания круглый год
08.10.2023 | 00:45 |
Активизировался поиск альтернативных энергосберегающих технологий отопления и охлаждения, которые не работают на ископаемом топливе. Подражая обитающему в пустыне хамелеону, китайские ученые разработали энергоэффективное и экономичное покрытие для домов.
Они говорят, что новый материал может сохранять в зданиях прохладу летом или тепло зимой без использования дополнительной энергии.
«Многие существа пустыни имеют специальные приспособления, позволяющие им выживать в суровых условиях с большими ежедневными перепадами температур, — сказал доктор Фуцян Ван, автор статьи, описывающей изобретение, и исследователь из Харбинского технологического института. - Например, хамелеон Намаква, обитающий на юго-западе Африки, меняет свой цвет, чтобы регулировать температуру тела при изменении условий».
В частности, это существо выглядит светло-серым при высоких температурах, отражая солнечный свет и сохраняя прохладу, а затем, когда остывает, становится темно-коричневым, чтобы вместо этого поглощать тепло.
Эта уникальная способность является естественным примером пассивного контроля температуры — явления, которое можно адаптировать для создания более энергоэффективных зданий.
Но многие системы, такие как охлаждающие краски или цветная стальная плитка, предназначены только для поддержания в зданиях прохлады или тепла и не могут переключаться между режимами.
Вдохновленные хамелеоном Namaqua, доктор Ван и его коллеги хотели создать покрытие, меняющее цвет, которое адаптируется к колебаниям наружной температуры.
Команда смешала термохромные микрокапсулы, специализированные микрочастицы и связующие вещества, чтобы сформировать слой суспензии, который они распылили или нанесли кистью на металлическую поверхность.
При нагревании до 68 градусов по Фаренгейту поверхность начала менять цвет с темно-серого на светло-серый. Когда температура достигла 86°F, светлая пленка отражала до 93% солнечной радиации.
«Даже при нагревании выше 175 градусов по Фаренгейту в течение целого дня материал не имел никаких признаков повреждения», — сообщил доктор Ван.
Затем команда протестировала его вместе с тремя традиционными покрытиями — обычной белой краской, краской с пассивным радиационным охлаждением и синей стальной плиткой — в испытаниях на открытом воздухе на «зданиях» размером с собачью будку в течение всех четырех сезонов.
Зимой новое покрытие было немного теплее, чем система пассивного радиационного охлаждения, хотя обе системы поддерживали одинаковую температуру в более теплых условиях.
Согласно выводам, опубликованным в журнале Nano Letters, летом новое покрытие было значительно прохладнее, чем белая краска и стальная плитка.
«Весной и осенью новое покрытие было единственной системой, которая могла адаптироваться к резким изменениям температуры, переключаясь с обогрева на охлаждение в течение дня», — добавил доктор Ван.
Исследователи говорят, что система изменения цвета может сэкономить «значительное» количество энергии для регионов, где наблюдается несколько сезонов, при этом она будет недорогой и простой в производстве.
ORIENT news
