Разработана пленка, которая греет зимой и охлаждает летом

Совместная группа исследователей из Харбинского технологического института, Хэнаньского педагогического университета и Сучжоуской лаборатории разработала пленку, способную пассивно переключаться между режимами нагрева и охлаждения. Материал также изменяет взаимодействие с микроволновым излучением в зависимости от температуры без использования электроники или механических систем.

Основой служит диоксид ванадия, встроенный в микроскопические волокнистые структуры внутри гибкого полимерного слоя. При температуре около 68 градусов Цельсия диоксид ванадия меняет состояние с изолятора на проводник. Этот переход изменяет электромагнитные свойства пленки.

Одна сторона материала предназначена для нагрева. Она поглощает около 94,5 процента солнечной энергии. В лабораторных условиях поверхность нагревается до 73 градусов Цельсия, на открытом воздухе температура достигает 87 градусов Цельсия. После нагрева материал начинает поглощать и отражать микроволны. В X-диапазоне частот эффективность передачи микроволнового излучения снижается с 83,6 процента до 0,06 процента. При комнатной температуре микроволны в основном проходят через пленку.

Противоположная сторона работает в режиме охлаждения. Она отражает более 90 процентов солнечного света и излучает тепловую энергию в среднеинфракрасном диапазоне с коэффициентом 97,1 процента. В ходе испытаний на открытом воздухе температура поверхности оставалась на 4-12 градусов Цельсия ниже окружающей среды.

Обе стороны пленки обладают сверхгидрофобными и противообледенительными свойствами. Задержка замерзания при испытаниях составила 812 секунд. При температуре минус 6 градусов Цельсия и слабом солнечном свете лед растаял примерно за 17,4 минуты.

Структура материала вдохновлена многослойным строением перьев пингвинов, обеспечивающих изоляцию и водонепроницаемость. Авторы исследования указывают на возможное применение пленки для терморегулирования зданий и сооружений, транспортных средств, летательных аппаратов и наружной электроники. По их данным, ежегодная экономия энергии на климатизацию может составить около 38,9 мегаджоуля на квадратный метр.

В настоящее время материал находится на лабораторной стадии. Следующие этапы включают долговременные испытания на прочность в условиях окружающей среды, отработку технологии масштабного производства и оптимизацию для практического использования.

Источник: New Atlas