Исследователи из Китая представили инновационный материал, способный пассивно переключаться между режимами нагрева и охлаждения, подражая природным механизмам терморегуляции пингвинов. Эта технология может стать прорывом в сфере энергоэффективных зданий и транспорта, обеспечивая комфорт в различных климатических условиях без использования сложной электроники или двигателей.
Об этом сообщает ProIT
Особенности и принцип работы нового материала
Материал разработан совместной командой ученых Харбинского технологического института, Хэнаньского педагогического университета и Сучжоуской лаборатории. Он имеет многослойную структуру, подобную перьям пингвинов, благодаря чему может выполнять функции теплоизоляции, водоотталкивания и управления электромагнитными волнами. Главной инновацией является использование диоксида ванадия (VO₂), который изменяет свои свойства в зависимости от температуры: при низких температурах VO₂ является изолятором, а при нагревании выше 68 °C превращается в металлоподобный проводник. Это позволяет материалу по необходимости либо пропускать, либо блокировать микроволны.
“Мы создали “Janus”-пленку, названную в честь двуликого римского бога, которая именно это и делает. В основе конструкции лежит диоксид ванадия (VO₂) — необычное соединение с “двойным поведением”. При низких температурах VO₂ является изолятором. Но при нагревании примерно до 68 °C он резко переходит в металлоподобное, проводящее состояние. Этот переход уменьшает электрическое сопротивление примерно в 10 000 раз. Именно это позволяет пленке динамически управлять микроволнами”, — говорят исследователи.
Одна сторона этой “Janus”-пленки поглощает более 94% солнечной энергии, обеспечивая нагрев поверхности до 87 °C в полевых условиях. Другая сторона, наоборот, отражает более 90% солнечного света и эффективно излучает тепло в инфракрасном диапазоне, что позволяет снижать температуру поверхности на 4–12 °C по сравнению с окружающей средой. Материал также демонстрирует супер-гидрофобность с обеих сторон, благодаря чему вода и лед не задерживаются на поверхности, а во время тестов задержка замерзания достигала 812 секунд.
Потенциальные применения и перспективы внедрения
Новый материал может изменить подход к терморегуляции в архитектуре, транспорте, аэрокосмической отрасли и электронике. Например, здания могут использовать одну сторону зимой для нагрева, а другую — летом для охлаждения, что позволяет экономить до 38,9 МДж энергии на квадратный метр в год (около 11 кВт·ч). В автомобилях и самолетах материал может служить “умной кожей”, которая автоматически регулирует температуру и экранирует от микроволн. В сфере электроники такие пленки способны либо блокировать, либо пропускать сигналы в зависимости от температуры. Исследователи подчеркивают, что материал имеет потенциал для военного и аэрокосмического применения благодаря способности изменять поведение в микроволновом спектре.
На данный момент технология находится на этапе лабораторных испытаний. Запланировано дальнейшее тестирование, масштабирование производства и адаптация материала для практического использования.