Инженеры разработали покрытие на окна, которое блокирует солнечный ультрафиолетовый и ближний инфракрасный свет и излучает тепло во внешнюю среду. Технология поможет снизить энергопотребление даже в условиях глобального потепления.
Уже сейчас до 15% мирового потребления энергии уходит на охлаждение зданий, заявляют авторы работы, опубликованной в журнале Американского химического общества. Изменение климата усиливает летнюю жару, а значит рост энергопотребления будет только возрастать.
Чтобы избежать этого, ученые разработали композитное покрытие. Оно не только блокирует нежелательное излучение, препятствуя нагреву помещения, но одновременно излучает тепло с поверхности окна на длине волны, которая проходит через атмосферу в космическое пространство. При этом само покрытие пропускает видимый свет и не мешает обзору.
Характеристики (A) и структура (B) покрытия. И использование машинного обучения и квантовых вычислений (С) для его оптимизации (D). Изображение: Seongmin Kim et al., ACS Energy Letters
Для создания своего покрытия ученые построили модели различных материалов, состоящих из чередующихся тонких слоев обычных материалов, таких как диоксид кремния, нитрид кремния, оксид алюминия или диоксид титана, на стеклянной основе, покрытых пленкой полидиметилсилоксана. Они использовали машинное обучение и квантовые вычисления, чтобы быстро подобрать оптимальный тип, порядок и комбинацию слоев.
Исследователи отмечают, что в жарких и засушливых городах оптимизированное покрытие потенциально может снизить потребление энергии на охлаждение на 31% по сравнению с обычными окнами. При этом, поскольку покрытие не затрудняет обзор, его можно также использовать в транспортных средствах, сокращая потребление ископаемого топлива.
