Инженеры лаборатории Беркли (научно-исследовательская лаборатория Минэнергетики США) разработали покрытие для крыши, которое отражает солнечное тепло летом, но улавливает редкие солнечные лучи зимой, поддерживая комфортную температуру в доме.
Новый материал называется температурно-адаптивным радиационным покрытием (TARC). Покрытие реагирует на окружающую температуру. Когда материал прогревается, он начинает отражать солнечный свет и тепло, но стоит ему замерзнуть, как эти отражающие свойства исчезают. Соответственно, даже редкие зимние солнечные лучи начинают греть дом лучше.
Странный состав
Ключевой элемент технологии - странное соединение, называемое диоксидом ванадия (VO2). Еще в 2017 году ученые обнаружили необычное свойство VO2. При нагреве до 67 градусов Цельсия этот материал начинает проводить электричество, но не проводит тепло, что выглядит почти как нарушение законов физики.
Ученые решили использовать это странное свойство. Идея заключается в том, что в теплую погоду материал нагревается и начинает активно отражать инфракрасный свет, охлаждая здание. Но когда погода прохладная, материал становится “прозрачным” для тепловой энергии. Даже слабое тепло редких солнечных лучей беспрепятственно проходит сквозь него, нагревая здание.
Эффективность покрытия
Ученые протестировали материал, разместив на крыше здания маленькие фрагменты TARC размером около двух квадратных сантиметров. Покрытие оказалось потрясающе эффективным.
Согласно измерениям, TARC отражал около 75% солнечного света независимо от погоды. Но когда температура окружающей среды поднималась выше 30 градусов Цельсия, материал начинал отражать в небо до 90% тепла. Когда температура опускалась ниже 15 градусов Цельсия, TARC отражал только 20% тепла.
Используя эти данные, ученые рассчитали, что среднестатистический дом в Северном полушарии с помощью TARC сможет сократить свои расходы на отопление примерно на 10%. Также ученые отмечают, что TARC также может быть адаптирован в качестве терморегулирующего материала для автомобилей, электроники, спутников и даже одежды.
В ближайшее время команда планирует провести эксперименты с использованием более крупных прототипов TARC, чтобы проверить, насколько практичным и удобным может быть это покрытие.
Исследование было опубликовано в журнале Science.
