Управляет системой отопления и видимостью: на что способно умное окно

Ученые реализовали новый подход к созданию технологии интеллектуальных окон, способных контролировать как видимый свет, так и инфракрасное излучение. Об этом пишет Interesting Engineering.

Последняя инновация в разработке интеллектуальных окон объединяет жидкие кристаллы с нанопористыми микрочастицами и структурированным слоем диоксида ванадия (VO2) для одновременного управления видимым светом и инфракрасным излучением, предлагая быстрое и эффективное управление теплом и видимостью.

Традиционные технологии интеллектуальных окон были эффективны в управлении как теплом, так и светом, они имеют ограничения в одновременном управлении как видимым светом, так и инфракрасным (ИК) излучением. Новое исследование представляет инновационное решение, которое обещает преодолеть эти проблемы, создав более эффективную и универсальную систему интеллектуальных окон.

Исследование включает добавление небольшой концентрации нанопористых микрочастиц (НМП) к нематическим жидким кристаллам (ЖК), в результате чего получается тонкое устройство, способное быстро менять свою прозрачность.

Для дальнейшего повышения производительности команда интегрировала в систему поверхность метаматериала диоксида ванадия (VO2), созданную с использованием ультракороткого импульсного лазера для формирования рисунка пленки VO2. Эта комбинация позволяет устройству контролировать как тепло, так и свет, регулируя свою прозрачность в ответ на напряжение или температуру.

Узорчатый слой VO2 служит двум важным целям. Он помогает выровнять жидкие кристаллы таким образом, чтобы улучшить их функцию, и повышает способность окна блокировать ИК-излучение.

Добавление НМП помогает улучшить скорость отклика устройства, одновременно уменьшая количество необходимого материала. Полученная интеллектуальная оконная система предлагает высокоскоростное, низкоэнергетическое решение для управления теплом и видимостью, что является значительным шагом вперед в разработке технологий интеллектуальных окон следующего поколения.

Гибридное устройство, объединяющее наноструктурированный VO2 с композитом LC (LC +2% NMP), предлагает ряд преимуществ. Объединяя эти материалы, устройство достигает двойного управления, эффективно управляя видимым и ИК-диапазонами.

С помощью напряжения видимость контролируется благодаря настраиваемому рассеянию через эффект NMP-LC, тогда как температура контролирует ИК, передаваемый через устройство, из-за термохромных свойств VO2. Согласно исследованию, эта возможность повышает энергоэффективность и комфорт в помещениях.

Недавно мы писали, что ученые создали необычное прозрачное устройство. Новую технологию, в частности, можно внедрить в окна, дисплеи, фасады зданий и компоненты транспортных средств, собирающих энергию.