Исследователи из Китая и США получили стекло, которое изменяет свои свойства в ответ на температуру окружающей среды – новый материал может оказаться полезным для изготовления энергосберегающих окон.

Если на улице холодно, окно, изготовленное из такого материала, не даст излишкам тепла покидать жилище, а в теплую погоду – оно будет отражать инфракрасное излучение, не давая помещению сильно прогреваться.

Диоксид ванадия (VO₂) длительное время рассматривался как потенциальный материал для изготовления «умных окон», поскольку при нагревании он может переходить из прозрачного пропускающего инфракрасное излучение полупроводимого состояния, в котором существует при низких температурах в металлическое состояние, которое, не пропуская инфракрасное излучения, еще пропускает видимый свет. Однако недостатками VO₂ является то, что он не является достаточно хорошим теплоизоляционным материалом, а также для его получения необходимы температуры 420–500°C.

Рис. 1. Комбинация нанесенного на обычное стекло
слоя диоксида ванадия с оксидом олова, легированным
фторидом может рассматриваться как перспективный
материал для изготовления энергосберегающих окон.
(Рисунок из Energy Environ. Sci., 2011,
DOI:10.1039/c1ee02092g).

Чонг Лин Вонг (Zhong Lin Wang) из Технологического Института Джорджии с коллегами создал систему с улучшенными теплоизоляционными свойствами. Для этого исследователи скомбинировали слой VO₂ с прозрачным оксидом олова, легированным фторид-ионами, нанесенным на стекло. Такая комбинация оказалась полезной еще и тем, что слой легированного оксида олова увеличивает степень кристалличности VO₂ – это одновременно увеличивает производительность материала и понижает его стоимость, позволяя получать VO₂ при температуре 390°C.

Известно, что при обслуживании жилых и офисных зданий на непосредственное обслуживание здания расходуется не более 40% подводимой к зданию тепловой энергии, остальная энергия теряется в виде теплопотерь. Исследователи из группы Вонга отмечают, что для понижения потерь энергии необходимо добиться эффективного контроля энергетического обмена здания с окружающей средой, происходящего через окна, соответственно новый материал, который характеризуется сочетанием свойствами термохромных покрытий и изменяющейся теплоизолирующей способностью может оказаться полезным для уменьшения объема теплопотерь через окна зданий.

Эксперт по материалам Сеерам Рамакришна (Seeram Ramakrishna) из Национального Университета Сингапура говорит о том, что группе Вонга удалось достигнуть существенного успеха в получении материала нового типа для энергосберегающих окон, предполагая, что после небольшой оптимизации свойств материала можно будет начать массовое производство энергосберегающих «умных» окон.