Окна - источник проникновения естественного освещения в здания, однако наряду со светом к нам приходит и тепло, что в жаркую погоду приводит к дополнительным расходам на кондиционирование воздуха. Ученые разрабатывают новый вид умных окон, который может блокировать поступление тепла, когда температура наружного воздуха повышается, что поможет потребителям сохранять энергию в жаркие дни, уменьшая счета за электричество.

Как сообщается в журнале ACS «Journal Industrial & Engineering Chemistry Research», разработчики идеи, Сюйхун Го, Каймин Чен, Янфэн Гао и их коллеги объясняют, что изучают умные окна, которые могут реагировать на различные сигналы, в том числе электроэнергии, газа, света и тепла. Те, что чувствительны к теплу, особенно полезны для сокращения энергозатрат. Когда становится жарко, окна теряют прозрачность - они продолжают пропускать естественный свет, но блокируют доступ в здание нежелательному теплу. При понижении температуры окна снова становятся прозрачными.

Для создания смарт-окон необходимо использовать желеобразные материалы, называемые гидрогели, которые набухают в жару, что ухудшает производительность. Го и Гао хотят справиться с этим недостатком. Основываясь на предыдущих достижениях, исследователи создали версию гидрогелей в форме микроскопических мягких шариков, взвешенных в жидкости. Они поместили раствор между двумя стеклами и протестировали его, используя модель дома. Когда гидрогели освещались лампой, имитировавшей солнечный свет, смарт-окно стало непрозрачным и сохранило внутри дома прохладу. Новый микрогель, однако, не разбухает, как его предшественник, и исследователи пришли к выводу, что их новый продукт является хорошим кандидатом для использования в будущих интеллектуальных окнах.

Техническое описание

Термочувствительные (N-изопропилакриламид) (PNIPAAm) коллоиды микрогеля были получены с использованием воды и спирта с высокой температурой кипения в качестве бинарного растворителя. Их термочувствительное поведение и способность солнечной модуляции были изучены с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии, ультрафиолетового и видимой вблизи инфракрасной спектрофотометрии, динамического рассеивания света и реологии.

Исследовано влияние содержания алкоголя и дозы связующего агента на их микроструктуру и оптические свойства. Модель дома построена так, чтобы проверить их энергосберегающие характеристики в смарт-окнах. Было обнаружено, что способность солнечной модуляции PNIPAAm коллоидов микрогеля снижается с увеличением N, N'-метилена (акриламида) (BIS) или дозы содержания алкоголя. По сравнению с гликолем глицерин показал лучшую совместимость с PNIPAAm гидрогелей, меньше ухудшая способность солнечной модуляции.

С 0,1 мас% (в NIPA) BIS, когда глицерин был добавлен в качестве сорастворителя подготовленных PNIPAAm коллоидов микрогеля, экспонированная сферическая морфология, управляемая LCST, показала короткое время отклика, подходящую вязкость, низкую точку замерзания, сдержанную скорость испарения и отличную энергосберегающую производительность, что делает их гораздо более подходящими кандидатами для применения в интеллектуальных окнах, чем те, которые используют один растворитель.

Источник:   www.winport.by