😢 Проблема: здания потребляют около 30% производимой энергии и выделяют до 10% парниковых газов, которые попадают в атмосферу в результате деятельности человека. Около половины этих ресурсов и выбросов приходится на обогрев и охлаждение внутренних помещений.
Уже есть различные способы изменить эту ситуацию. Например строить здания из материалов, которые помогают поддерживать прохладу внутри за счёт излучения инфракрасного света — невидимого тепла, которое выделяют люди и предметы. Но при похолодании такие здания остывают быстрее остальных. Для более холодного климата предлагают материалы, которые не излучают инфракрасный свет и, наоборот, задерживают тепло. Но такой пассивный обогрев продолжает работать и летом, так что здание нагревается сильнее.
😎 Решение: строительный материал, который охлаждает или нагревает здание в зависимости от внешней температуры.
🤔 Как работает: при высокой температуре материал излучает до 92% тепла, помогая охлаждать внутреннюю часть здания. А когда холодно, материал излучает всего 7% инфракрасного света, сохраняя тепло внутри помещений.
Так происходит за счёт того, что материал содержит специальный слой, который может принимать два состояния. В холоде он превращается в твёрдую медь, которая сохраняет большую часть инфракрасного тепла, а в жару становится водным раствором, который излучает тепло.
При этом материал устроен так, что специальный слой может быстро переключаться между металлическим и жидким состоянием. Под воздействием небольшого количества электричества между этими состояниями происходит химический сдвиг либо осаждая медь в виде тонкой плёнки, либо удаляя её. Переключение материала испытали множество раз, и даже после 1800 циклов способность менять состояние сохранялась.
Пока создали только небольшие образцы материала размером около 6 см в поперечнике. Но их можно собирать в более крупные листы, как черепицу. Сейчас изучают различные способы производства и планируют исследовать, как можно применять промежуточные состояния материала.
🤨 И что? Принцип работы такого материала сходен с тем, как мы утепляемся дополнительным слоем одежды или снимаем лишний для охлаждения. Учёные создали модель того, как их строительный материал может снизить затраты в обычных зданиях в 15 разных американских городах. По результатам моделирования получилось, что для переключения состояний понадобится менее 0,2% общего энергопотребления здания, зато экономия энергии составит до 8,4% количества в год.
🧑💻 Кто: исследователи Чикагского университета, США.
Источники: uchicago.edu и nature.com
