Дослідники з Китаю представили інноваційний матеріал, здатний пасивно перемикатися між режимами нагрівання та охолодження, наслідуючи природні механізми терморегуляції пінгвінів. Ця технологія може стати проривом у сфері енергоефективних будівель та транспорту, забезпечуючи комфорт у різних кліматичних умовах без використання складної електроніки чи двигунів.
Про це розповідає ProIT
Особливості та принцип роботи нового матеріалу
Матеріал розроблено спільною командою науковців Харбінського технологічного інституту, Хенаньського педагогічного університету та Сучжоуської лабораторії. Він має багатошарову структуру, подібну до пір’я пінгвінів, завдяки чому може виконувати функції термоізоляції, водовідштовхування та керування електромагнітними хвилями. Головною інновацією є використання діоксиду ванадію (VO₂), який змінює свої властивості залежно від температури: за низьких температур VO₂ є ізолятором, а при нагріванні понад 68 °C перетворюється на металоподібний провідник. Це дає змогу матеріалу за потреби або пропускати, або блокувати мікрохвилі.
“Ми створили “Janus”-плівку, названу на честь дволикого римського бога, яка саме це й робить. В основі конструкції лежить діоксид ванадію (VO₂) — незвичайна сполука з “подвійною поведінкою”. За низьких температур VO₂ є ізолятором. Але при нагріванні приблизно до 68 °C він різко переходить у металоподібний, провідний стан. Цей перехід зменшує електричний опір приблизно в 10 000 разів. Саме це дозволяє плівці динамічно керувати мікрохвилями”, — кажуть дослідники.
Одна сторона цієї “Janus”-плівки поглинає понад 94% сонячної енергії, забезпечуючи нагрівання поверхні до 87 °C у польових умовах. Інша сторона, навпаки, відбиває понад 90% сонячного світла й ефективно випромінює тепло в інфрачервоному діапазоні, що дозволяє знижувати температуру поверхні на 4–12 °C порівняно з навколишнім середовищем. Матеріал також демонструє супер-гідрофобність з обох боків, завдяки чому вода та лід не затримуються на поверхні, а під час тестів затримка замерзання сягала 812 секунд.
Потенційні застосування і перспективи впровадження
Новий матеріал може змінити підхід до терморегуляції в архітектурі, транспорті, аерокосмічній галузі та електроніці. Наприклад, будівлі можуть використовувати одну сторону взимку для нагрівання, а іншу — влітку для охолодження, що дозволяє економити до 38,9 МДж енергії на квадратний метр на рік (близько 11 кВт·год). В автомобілях та літаках матеріал може слугувати “розумною шкірою”, яка автоматично регулює температуру та екранує від мікрохвиль. У сфері електроніки такі плівки здатні або блокувати, або пропускати сигнали залежно від температури. Дослідники підкреслюють, що матеріал має потенціал для військового та аерокосмічного застосування завдяки здатності змінювати поведінку в мікрохвильовому спектрі.
На даний момент технологія перебуває на етапі лабораторних випробувань. Заплановано подальше тестування, масштабування виробництва й адаптацію матеріалу для практичного використання.