Управління світлом. Американські вчені представили розумні вікна для економії енергії

Дослідники з Ліверморської національної лабораторії імені Лоуренса (LLNL) представили нову технологію «розумних вікон», яка може суттєво знизити енергоспоживання будівель.

Розробка базується на вертикально вирівняних вуглецевих нанотрубках, що здатні регулювати пропускання ближнього інфрачервоного (ІЧ) світла. Саме інфрачервоне випромінювання становить близько половини сонячної енергії, й воно може бути як корисним у холодний період, так і шкідливим у спеку, створюючи додаткове навантаження на системи кондиціонування.

У новому поколінні вікон вуглецеві нанотрубки розташовані вертикально на склі, формуючи своєрідний мікроскопічний «ліс». Таке рішення дозволяє в залежності від прикладеної напруги або блокувати сонячне тепло, поглинаючи інфрачервоне випромінювання, або пропускати його всередину приміщення. Важливо, що після перемикання у вибраний режим нанотрубки здатні утримувати стан без постійної подачі напруги. Це забезпечує вкрай низьке енергоспоживання та робить технологію перспективною для масового застосування.

Дослідники відзначають, що розмір прототипів становить лише кілька міліметрів, тому наступним кроком стане масштабування технології для комерційного використання. Якщо вдасться налагодити серійне виробництво, «розумні вікна» з нанотрубками можуть стати ефективною альтернативою традиційним методам клімат-контролю та значно знизити витрати на опалення й охолодження будівель.

Розробка поєднала експериментальне виготовлення з комп’ютерним моделюванням, що дозволило краще зрозуміти фізичні процеси, які керують оптичними властивостями нанотрубок. Результати дослідження опубліковані в науковому журналі Nano Letters.

Експерти вважають, що ця технологія може стати основою нового покоління енергоефективних будівель, де інфраструктура сама регулює рівень пропускання теплової енергії залежно від зовнішніх умов.