Smart belægning åbner døren til smarte vinduer

Forskere fra RMIT University i Melbourne Australien har udviklet en ny ultratynd belægning, der reagerer på varme og kulde, åbner døren til "smarte vinduer".

Den selvmodificerende belægning, som er tusind gange tyndere end et menneskehår, fungerer ved automatisk at lukke mere varme ind, når det er koldt og blokere for solens stråler, når det er varmt.

Smarte vinduer har evnen til naturligt at regulere temperaturen inde i en bygning, fører til store miljømæssige fordele og betydelige økonomiske besparelser.

Ledende efterforsker lektor Madhu Bhaskaran sagde, at gennembruddet vil hjælpe med at opfylde fremtidige energibehov og skabe temperaturfølsomme bygninger.

"Vi gør det muligt at fremstille smarte vinduer, der blokerer for varmen om sommeren og holder på varmen inde, når vejret køler af, " sagde Bhaskaran.

"Vi mister det meste af vores energi i bygninger gennem vinduer. Det gør at holde bygninger ved en bestemt temperatur til en meget spild og uundgåelig proces.

"Vores teknologi vil potentielt reducere de stigende omkostninger til aircondition og opvarmning, samt dramatisk reducere CO2-fodaftrykket fra bygninger af alle størrelser.

"Løsninger på vores energikrise kommer ikke kun fra brug af vedvarende energi; smartere teknologi, der eliminerer energispild, er helt afgørende."

Smarte glasvinduer er omkring 70 procent mere energieffektive om sommeren og 45 procent mere effektive om vinteren sammenlignet med standard dobbeltrudeglas.

New Yorks Empire State Building rapporterede om energibesparelser på 2,4 millioner USD og reducerede kulstofemissionerne med 4, 000 tons efter installation af smarte glasvinduer. Dette var ved at bruge en mindre effektiv form for teknologi.

"Empire State Building brugte glas, der stadig krævede noget energi for at fungere, " Bhaskaran sagde. "Vores belægning kræver ikke energi og reagerer direkte på ændringer i temperaturen."

Medforsker og ph.d.-studerende Mohammad Taha sagde, at selvom belægningen reagerer på temperaturen, kan den også tilsidesættes med en simpel kontakt.

"Denne kontakt ligner en lysdæmper og kan bruges til at kontrollere niveauet af gennemsigtighed på vinduet og dermed intensiteten af ​​belysningen i et rum, " sagde Taha. "Dette betyder, at brugerne har total frihed til at betjene de smarte vinduer on-demand."

Vinduer er ikke de eneste klare vindere, når det kommer til den nye belægning. Teknologien kan også bruges til at kontrollere ikke-skadelig stråling, der kan trænge ind i plast og stoffer. Dette kan anvendes til medicinsk billeddannelse og sikkerhedsscanninger.

Bhaskaran sagde, at holdet søgte at rulle teknologien ud så hurtigt som muligt.

"Materialerne og teknologien er let skalerbar til store overflader, med den underliggende teknologi indgivet som patent i Australien og USA, " hun sagde.

Forskningen er blevet udført på RMIT Universitys avancerede Micro Nano Research Facility med kolleger ved University of Adelaide og støttet af Australian Research Council.

Deres resultater er blevet offentliggjort i Videnskabelige rapporter - Natur:http://dx.doi.org/doi:10.1038/s41598-017-17937-3

Hvordan belægningen virker

Den selvregulerende belægning er skabt ved hjælp af et materiale kaldet vanadiumdioxid. Belægningen er 50-150 nanometer i tykkelse.

Ved 67 grader celsius, vanadiumdioxid omdannes fra at være en isolator til et metal, gør det muligt for belægningen at blive til et alsidigt optoelektronisk materiale styret af og følsomt over for lys.

Belægningen forbliver gennemsigtig og klar for det menneskelige øje, men bliver uigennemsigtig for infrarød solstråling, som mennesker ikke kan se og er det, der forårsager solinduceret opvarmning.

Indtil nu, det har været umuligt at bruge vanadiumdioxid på overflader af forskellige størrelser, fordi placeringen af ​​belægningen kræver oprettelse af specialiserede lag, eller platforme.

RMIT-forskerne har udviklet en måde at skabe og afsætte den ultratynde belægning uden behov for disse specielle platforme - hvilket betyder, at den kan påføres direkte på overflader som glasvinduer.