Wissenschaftler der Universität Notre Dame haben sich entwickelt Eine Auskleidung, die Wärme blockiert, ohne den Lichtpass zu beeinflussen. Die Beschichtung kann an Fenstern, Glastüren und sogar Autos platziert werden Reduzieren Sie die Temperatur um bis zu 7,2 Grad Celsius. Dieser Fortschritt könnte nach Angaben von Forschern die Kühlkosten der Klimaanlagen in mehr als einem Drittel senken.
Die Beschichtungen für Fenster, die wir auf dem Markt finden, sind so konzipiert, dass sie ultraviolettes Licht und Infrarotlicht blockieren, das Wärme aus der Sonne erzeugt. Diese Filter sind jedoch für Licht optimiert, das das Fenster direkt beeinflusst. Die vorgeschlagene Beschichtung ist Gebaut aus phototonischen Strukturen, die die selektive Übertragung des Sonnenspektrums ermöglichen In einer Vielzahl von Winkeln.
«Der Winkel zwischen Sonnenlicht und Fenster ändert sich immer. Am Mittag, oft der heißeste Moment des Tages, werden die Sonnenstrahlen in schrägen Winkel durch die Fenster, die vertikal installiert sind “, sagte Tengfei Luo, Professor für Energiestudien an der Universität Notre Dame und Autor der Studie.
Die Beschichtung wird erreicht Ultrafeine Schichten aus Kieselsäure, Aluminiumoxid und Titanoxid auf einer Glasbasis stapeln. Die Forscher verwendeten Quantum Computing, um die Konfiguration zu definieren, in der sie diese Schichten mischen sollten, damit das Licht maximiert und den Durchgang der Wellenlängen reduziert wird, die Wärme erzeugen. Anschließend fügten sie hinzu Ein Siliziumpolymer, das die Strahlung nach außen reflektiertedie verbesserte Kühlleistung.
Nach den Ergebnissen die Auskleidung Es kann die Temperatur zwischen 5,4 und 7,2 Grad Celsius reduzieren.
Eine Auskleidung, die Wärme reduziert und Energieeinsparungen darstellt
Forscher sind zunehmend daran interessiert, optische Filter zu entwickeln, die das Licht in bestimmten Wellenlängen selektiv steuern können. Diese Filter haben Anwendungen in verschiedenen Bereichen, einschließlich Solarzellen (Photovoltaik), leichten Dioden (LED) und Sensoren.
Fotonische Strukturen mehrerer flacher Schichten (PML) bieten einen vielversprechenden Ansatz, um diese Filter zu entwerfen. Diese Strukturen bestehen aus gestapelte Schichten verschiedener Materialien mit der Fähigkeit, das Licht zu krümmen. Wenn Wissenschaftler diese Materialien und ihre Dicken sorgfältig auswählen, können sie PML -Filter entwerfen Sie übertragen oder reflektieren das Licht nach ihrer Wellenlänge selektiv.
Für diese Studie haben Forscher eine Technik entwickelt, die als «aktives Lernschema unterstützt wird, das von Quantum Computing» unterstützt wird ». Dies verwendet Automatisches Lernen, um eine Karte möglicher Lösungen zu erstellenBerücksichtigung der Beziehung zwischen verschiedenen Filterentwürfen und ihrer Leistung. Anschließend finden Software die beste Lösung mit Quantenhilfe zur Verbesserung der Anzahl der Berechnungen.
Das Endergebnis ist ein Filter, der das UV -Ultraviolett (UV) -Light und die unerwünschte Sonne (NIR) blockiert, das sichtbare Licht jedoch unabhängig vom Winkel, in dem das Fenster getroffen wurde, passieren kann. Durch das Auftragen einer dünnen Schicht Polydimethylsylxan (PDMS) strahlt der Filter die Wärme zurück in die Atmosphäre.
“Wie die polarisierte Sonnenbrille verringert unsere Beschichtung die Intensität des eingehenden Lichts, aber im Gegensatz zu Sonnenbrillen bleibt unsere Beschichtung auch dann klar und effektiv, selbst wenn Sie sie in verschiedenen Winkeln einbeziehen.”
Tengfei Luo, Professor für Energiewissenschaften an der Universität Notre Dame.
Das Forschungsteam testete die physikalischen Eigenschaften dieser Strukturen und bestätigte seine Fähigkeit, die Wärmeakkumulation innerhalb eines Gehäuses signifikant zu reduzieren (von 5,4 ° C auf 7,2 ° C). Darüber hinaus die Studie Schätzt die jährliche Energieeinsparung von ca. 97,5 MJ/m². Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift veröffentlicht Zellberichte meldet Physikalische Wissenschaft und würde die Grundlagen für die Gestaltung einer Reihe von Materialien mit komplexen Eigenschaften legen.