![Как лотос: энергетически эффективный метаматериал к тому же самоочищается Как лотос: энергетически эффективный метаматериал к тому же самоочищается](/uploads/posts/2024-05/innovative-material-fo.webp)
Как лотос: энергетически эффективный метаматериал к тому же самоочищается
В Технологическом институте Карлсруэ (KIT), Германия, создали полимерный материал с уникальными свойствами. В будущем разработка может заменить стёкла в стенах и крышах. Исследователи успешно протестировали «оргстекло» на открытом воздухе в вузовском городке.
Естественное освещение в зданиях позволяет экономить электроэнергию. Однако распространённые стеклянные крыши и окна небезупречны: бликуют, внутри возникает неуютное чувство из-за видимости интерьера извне, а также наступает перегрев от солнца. Ранее придуманные решения проблем в виде дополнительных покрытий и светорассеивающих материалов пока не устранили всех недостатков остекления.
Создатели называют свою новинку полимерным микрофотонным многофункциональным метаматериалом (PMMM). Структурно он состоит из микроскопических пирамидок из силикона. Микропирамидки эти размером около 10 мкм, примерно 0,1 толщины волоса. Такая конструкция наделяет слой PMMM несколькими полезнейшими функциями.
Профессор Брайс Ричардс объяснил, что ключевая особенность технологического новшества — отдача тепла в виде длинноволнового инфракрасного излучения. Речь идёт о пассивном излучающем охлаждении без потребления электроэнергии.
![Как лотос: энергетически эффективный метаматериал к тому же самоочищается](/uploads/posts/2024-05/41467_2024_48150_fig1_html.webp)
В лаборатории и в ходе экспериментов под открытым небом исследователи проверили методами современной спектрофотометрии свойства PMMM: светопропускание, светорассеяние, отражательный показатель, способность к самоочищению и охлаждающие характеристики.
В ходе испытаний было достигнуто охлаждение на 6 °C по сравнению с температурой окружающей среды. Кроме того, материал проявил высокий спектральный коэффициент пропускания, то есть прозрачность для света, которая составила 95%. Для сравнения, обычная прозрачность стекла — около 91%. В то же время микропирамидная структура PMMM рассеивает 73% солнечного света, что выглядит как матовость.
Исследователь из KIT Ган Хуан рассказал, что в качестве материала для крыш и окон новинка делает помещения ярко освещёнными, но без бликов, и защищёнными от посторонних глаз. В теплицах высокая светопроницаемость PMMM должна повышать урожайность, поскольку эффективность фотосинтеза, по оценкам, будет на 9% выше, чем в теплицах со стеклянными крышами.
Микропирамидки в структуре также придают плёнке из PMMM супергидрофобные свойства, то есть подобие листу лотоса. Как известно, в регионах произрастания лотос традиционно считается символом чистоты. Вода собирается на таких структурах в капельки и удаляет с поверхности грязь и пыль. Функция самоочистки делает материал простым в уходе и долговечным.
Ган Хуан подчеркнул, что инновационное покрытие может одновременно оптимизировать использование солнечного света в помещении, обеспечить пассивное охлаждение и снизить зависимость от кондиционеров. Что важно, технологическое решение можно легко масштабировать и внести в планы экологически чистого строительства.
Естественное освещение в зданиях позволяет экономить электроэнергию. Однако распространённые стеклянные крыши и окна небезупречны: бликуют, внутри возникает неуютное чувство из-за видимости интерьера извне, а также наступает перегрев от солнца. Ранее придуманные решения проблем в виде дополнительных покрытий и светорассеивающих материалов пока не устранили всех недостатков остекления.
Создатели называют свою новинку полимерным микрофотонным многофункциональным метаматериалом (PMMM). Структурно он состоит из микроскопических пирамидок из силикона. Микропирамидки эти размером около 10 мкм, примерно 0,1 толщины волоса. Такая конструкция наделяет слой PMMM несколькими полезнейшими функциями.
Профессор Брайс Ричардс объяснил, что ключевая особенность технологического новшества — отдача тепла в виде длинноволнового инфракрасного излучения. Речь идёт о пассивном излучающем охлаждении без потребления электроэнергии.
![Как лотос: энергетически эффективный метаматериал к тому же самоочищается](/uploads/posts/2024-05/41467_2024_48150_fig1_html.webp)
В лаборатории и в ходе экспериментов под открытым небом исследователи проверили методами современной спектрофотометрии свойства PMMM: светопропускание, светорассеяние, отражательный показатель, способность к самоочищению и охлаждающие характеристики.
В ходе испытаний было достигнуто охлаждение на 6 °C по сравнению с температурой окружающей среды. Кроме того, материал проявил высокий спектральный коэффициент пропускания, то есть прозрачность для света, которая составила 95%. Для сравнения, обычная прозрачность стекла — около 91%. В то же время микропирамидная структура PMMM рассеивает 73% солнечного света, что выглядит как матовость.
Исследователь из KIT Ган Хуан рассказал, что в качестве материала для крыш и окон новинка делает помещения ярко освещёнными, но без бликов, и защищёнными от посторонних глаз. В теплицах высокая светопроницаемость PMMM должна повышать урожайность, поскольку эффективность фотосинтеза, по оценкам, будет на 9% выше, чем в теплицах со стеклянными крышами.
Микропирамидки в структуре также придают плёнке из PMMM супергидрофобные свойства, то есть подобие листу лотоса. Как известно, в регионах произрастания лотос традиционно считается символом чистоты. Вода собирается на таких структурах в капельки и удаляет с поверхности грязь и пыль. Функция самоочистки делает материал простым в уходе и долговечным.
Ган Хуан подчеркнул, что инновационное покрытие может одновременно оптимизировать использование солнечного света в помещении, обеспечить пассивное охлаждение и снизить зависимость от кондиционеров. Что важно, технологическое решение можно легко масштабировать и внести в планы экологически чистого строительства.
- Дмитрий Ладыгин
- nature.com
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
![Западная Европа и США готовятся к худшему Западная Европа и США готовятся к худшему](/uploads/mini/shortstory/c1e/63452ff84713a553fcb2c4b14eb54.jpg)
Западная Европа и США готовятся к худшему
Новая угроза ожидается из Латинской Америки....
![NASA обнаружило таинственное энергетическое поле вокруг Земли NASA обнаружило таинственное энергетическое поле вокруг Земли](/uploads/mini/shortstory/63f/993f5cca125710bd5e7998c3c423d.jpg)
NASA обнаружило таинственное энергетическое поле вокруг Земли
Оно уникально, и, похоже, благодаря нему на планете… появилась жизнь....
![Спасение человечества находится на дне Северного Ледовитого океана Спасение человечества находится на дне Северного Ледовитого океана](/uploads/mini/shortstory/b16/5cda8ba33085ef44bb4cc9b986200.jpg)
Спасение человечества находится на дне Северного Ледовитого океана
Финские ученые уверены в этом на 100%....
![Starliner Boeing снова в новостях: теперь там что-то жутко стучит и лязгает Starliner Boeing снова в новостях: теперь там что-то жутко стучит и лязгает](/uploads/mini/shortstory/124/739e8816037bad0a313bd7f3476af.jpg)
Starliner Boeing снова в новостях: теперь там что-то жутко стучит и лязгает
NASA придумывает объяснения, а бывший командир МКС говорит, что это не к добру....
![«Титаник» разваливается прямо на глазах «Титаник» разваливается прямо на глазах](/uploads/mini/shortstory/8a2/1d2eb1dfde31d5f5369b4d0d48d62.jpg)
«Титаник» разваливается прямо на глазах
Кто же ускоряет гибель легендарного корабля: люди или природа?...
![Прорыв или кошмар? Искусственный интеллект стал изменять собственный код Прорыв или кошмар? Искусственный интеллект стал изменять собственный код](/uploads/mini/shortstory/1be/9b06786bac11541ae0e4d76991468.jpg)
Прорыв или кошмар? Искусственный интеллект стал изменять собственный код
Ученые говорят: ничего страшного. Но так ли это на самом деле?...
![Форресты Гампы отменяются Форресты Гампы отменяются](/uploads/mini/shortstory/1f0/4b4ba26a87069298154cbaaf7521f.jpg)
Форресты Гампы отменяются
Американские ученые «взломали» код аутизма....
![Сосуд из найденного в Шотландии клада викингов оказался иранским Сосуд из найденного в Шотландии клада викингов оказался иранским](/uploads/mini/shortstory/b9b/6c5a16607870dcee7ded870025f56.jpg)
Сосуд из найденного в Шотландии клада викингов оказался иранским
Никто не ожидал, что сокровище прибыло из столь отдаленных мест....
![Безглазая смерть чует тьму: как именно грибок превращает мух в зомби-некрофилов Безглазая смерть чует тьму: как именно грибок превращает мух в зомби-некрофилов](/uploads/mini/shortstory/e7b/f7bb936b1fafeefb602fbc6b7740b.jpg)
Безглазая смерть чует тьму: как именно грибок превращает мух в зомби-некрофилов
Главное случается ночью....
![Новый метод поможет раскрыть секс-преступления во много раз быстрее Новый метод поможет раскрыть секс-преступления во много раз быстрее](/uploads/mini/shortstory/0f3/39f1637a6f4b732bda029be4a1ff5.jpg)
Новый метод поможет раскрыть секс-преступления во много раз быстрее
Открытие ускорит проверку улик....
![Азиаты оккупируют Британию: сначала мигранты, теперь желтоногие шершни Азиаты оккупируют Британию: сначала мигранты, теперь желтоногие шершни](/uploads/mini/shortstory/fa6/3b50ed6fd66775e77a87003ce5250.jpg)
Азиаты оккупируют Британию: сначала мигранты, теперь желтоногие шершни
Экологи бьют тревогу и массово рассылают методички населению....
![Космический корабль BepiColombo невероятно близко подлетел к Меркурию Космический корабль BepiColombo невероятно близко подлетел к Меркурию](/uploads/mini/shortstory/83d/c7e5e8717f2100b5313e052890584.jpg)
Космический корабль BepiColombo невероятно близко подлетел к Меркурию
Свежие снимки рябой планеты удалось сделать благодаря возникшим в полёте неполадкам....
![Компания 1X анонсировала повседневного помощника — гуманоидного робота NEO Beta Компания 1X анонсировала повседневного помощника — гуманоидного робота NEO Beta](/uploads/mini/shortstory/1b0/526e645ecf476da55256bb5a433aa.jpg)
Компания 1X анонсировала повседневного помощника — гуманоидного робота NEO Beta
Похожий на человека механический слуга умеет ходить, бегать и подниматься по лестнице....
![Роботы и 3D-печать сделали бетон прочнее благодаря особой структуре Роботы и 3D-печать сделали бетон прочнее благодаря особой структуре](/uploads/mini/shortstory/11b/f9e2330b21c4d24c2519784700a4f.jpg)
Роботы и 3D-печать сделали бетон прочнее благодаря особой структуре
Имитируя природу, бетон можно уложить так, чтобы повысить прочность на 63%....
![Учёные не нашли связи между мобильными телефонами и раком мозга Учёные не нашли связи между мобильными телефонами и раком мозга](/uploads/mini/shortstory/152/0835ee76c49c6c0c1dcc9ac68693a.jpg)
Учёные не нашли связи между мобильными телефонами и раком мозга
В общем, болтай часами — не хочу....