Учёные создали «невидимую» теплоизоляцию для окон

Изображение: stockcake.com. Учёные создали «невидимую» теплоизоляцию для окон

Учёные из Университета Колорадо в Боулдере (США) представили новый прозрачный изоляционный материал для окон, способный эффективно блокировать тепло, не препятствуя прохождению света. Разработка получила название MOCHI — мезопористый оптически прозрачный теплоизолятор. Исследователи описывают его структуру как высокотехнологичный аналог пузырчатой упаковочной плёнки.

Материал представляет собой силиконовый гель, более чем на 90 процентов состоящий из воздуха. Воздух заключён в сеть чрезвычайно маленьких пор, размер которых многократно меньше толщины человеческого волоса. Именно эти микроскопические воздушные пузырьки обеспечивают высокие изоляционные свойства. Например, лист материала толщиной всего пять миллиметров способен удерживать тепло настолько эффективно, что позволяет безопасно держать в руке открытое пламя. При этом MOCHI пропускает свет, отражая лишь около 0,2 процента падающего излучения, что обеспечивает чёткий обзор через окно.

Как пояснил старший автор работы, профессор физики Иван Смалюх, основная цель разработки — помочь людям поддерживать комфортную температуру в помещениях в любую погоду без значительных энергозатрат. Новый материал, который можно производить в виде крупных плит или тонких листов для монтажа на внутреннюю сторону существующих окон, призван сократить эти потери.

Технология создания MOCHI стала усовершенствованием традиционных аэрогелей, которые обладают отличной теплоизоляцией, но из-за хаотичной структуры пор часто являются мутными и непрозрачными. Команде удалось добиться прозрачности за счёт контролируемого процесса производства. Он начинается со смешивания поверхностно-активных веществ в жидком растворе, которые собираются в тонкие нити. Затем молекулы силикона прикрепляются к этим нитям, формируя каркас. После удаления молекул-шаблонов и их замены воздухом остаётся силиконовая структура с лабиринтом микроскопических воздушных каналов.

В таких крошечных полостях молекулы газа не имеют достаточного пространства для столкновения друг с другом, чтобы передать тепловую энергию, вместо этого они отскакивают от стенок пор. Этот механизм эффективно останавливает поток тепла. Помимо применения в качестве прозрачного утеплителя для окон, авторы видят потенциал MOCHI в устройствах для улавливания солнечного тепла с целью последующего обогрева воды и помещений даже в пасмурные дни. В настоящее время производственный процесс является трудоёмким, однако учёные уверены в возможности его оптимизации, отмечая относительную дешевизну исходных материалов.

Детали исследования были опубликованы в журнале Science 11 декабря.

Рекомендуем прочесть: Российские ученые вдвое повысили надежность перовскитной солнечной батареи

Источник: https://new-science.ru/amerikanskie-uchjonye-sozdali-nevidimuju-teploizolyaciju-dlya-okon/