Чувствительная к теплу структура то сжимается, то расправляется, подобно листьям мимозы. Из-за этого в жаркую погоду она демонстрирует охлаждающие свойства, а в холодную — согревающие.
Глобальные изменения климата усиливаютЭкстремальные погодные явления стали частым явлением: волны жары и холода нередки. Это приводит к увеличению расходов на кондиционирование и обогрев. Для снижения таких затрат применяют материалы для пассивного нагревания или охлаждения. Самый простой вариант — белая краска, отражающая часть солнечного излучения. Другие покрытия рассеивают лишнюю энергию в окружающую среду.
Объединить оба варианта доселе было невозможно, ведь в разное время нужен либо нагрев, либо охлаждение. Необычную конструкцию, сочетающую оба эффекта, китайским учёным подсказал… мимозаНазвание растения стало синонимом стыдливой недотроги: при прикосновении к листьям оно сворачивается. Жуцзюнь Ма решил использовать такие же сворачивающиеся элементы, чтобы менять охлаждающее покрытие на согревающее — и обратно. статье, опубликованной в журнале PNAS.
Структуру составили элементы, изменяющие форму. Их составляют два слоя: слой прозрачного полимера, устойчивого к нагреванию и охлаждению, и слой полимеров, сжимающихся или расширяющихся при изменении температуры. Это свойство позволяет элементам сворачиваться или разворачиваться в зависимости от температуры. Ученые добавили к ним слои для выполнения полезной задачи — поглощения или рассеяния энергии.
Многослойная структура на холоде сжимается, оставляя только темный слой, излучающий тепло. Повышение температуры развертывает структуру, открывая отражающий слой, который поглощает видимый свет и переизлучает его в инфракрасном диапазоне. Благодаря этому материал эффективно охлаждается, не нагревая воздух или соседние участки, поскольку материал «мимоза» не поглощает эти фотоны.
Разработка стала первым шагом к созданию промышленных решений. Прототип, разработанный китайскими учёными, в «согревающем режиме» поглощает до 73 процентов энергии падающего солнечного света, а в «охлаждающем режиме» – всего 35 процентов. Структура выдержала 500 циклов сворачивания и разворачивания без повреждений и почти без расслоений. Возможно, появление таких покрытий станет реальностью sooner, than it seems.