Учёные разработали энергоэффективное покрытие по образцу хамелеона Намаква

Традиционные системы отопления и охлаждения помещения являются весьма энергоёмкими. Большинство из них работают на ископаемом топливе. Специалисты развитых стран постоянно ищут решения, которые позволили бы работать подобным системам на возобновляемой энергии и потреблять минимальное количество ресурсов. Не так давно специалисты ACS Nano Letters разработали экономичные и энергоэффективные покрытия, которое имитирует хамелеона, обитающего в пустыне.

Природа одарила многих обитателей пустыни различными приспособлениями, которые позволяют им выживать в суровых климатических условиях, когда ежедневно они испытывают большие перепады температур. К примеру, на юго-западе Африки обитает хамелеон Намаква. Чтобы регулировать температуру своего тела при изменении внешних температурных условий он меняет цвет кожи. Когда температура на улице высокая, он становится светло-серым и отражает солнечный свет. Это позволяет ему сохранять прохладу. После заката солнца, когда в пустыне становится холодно, хамелеон меняет цвет на тёмно-коричневый, чтобы тело поглощало тепло.

Такая уникальная способность Намаква позволяет ему пассивно контролировать температуру. Учёные решили адаптировать эту особенность для создания энергоэффективных зданий. Большинство подобных систем, среди которых цветная стальная плитка или охлаждающая краска, предназначены лишь для поддержания зданий в тепле или прохладе. Однако они не позволяют переключаться между этими режимами. Фуцян Ван (Fuqiang Wang) из ACS Nano Letters со своими коллегами решил создать покрытие, меняющее свой цвет. В результате этого оно будет адаптироваться к колебаниям температуры окружающей среды.

Для создания покрытия исследователи смешивали специальные микрочастицы, термохромные микрокапсулы и связующее вещество. В результате формируется суспензия, которую учёные нанесли на поверхность металла кистью. При нагревании поверхности до 20 по Цельсию она меняет цвет с тёмно-серого на светло-серый. После достижения температуры 30 С поверхность отразила около 90% солнечного света.

Учёные пробовали нагревать поверхность выше 80 С. При этом материал не продемонстрировал никаких признаков повреждения. Специалисты также провели тесты с тремя стандартными покрытиями: обычная белая краска, синяя стальная плитка, краска с пассивным охлаждением. Они испытывали эти покрытия на открытом воздухе, нанося их на миниатюрные здания размером с собачью будку. Исследование проводились во все четыре сезона года.

В зимнее время новое покрытие обеспечило несколько более тёплую среду внутри по сравнению с системой пассивного охлаждения. В тёплое время года оба решения поддерживали одинаковую температуру.

Летом новая разработка обеспечила значительно более прохладную среду по сравнению с  плиткой и белой краской.

Осенью и весной новое покрытие оказалось единственным решением, которое может адаптироваться к резким колебаниям температуры. Оно успешно переключалось с охлаждения на обогрев в течение суток.

Исследователи говорят, что разработанная ими система изменения цвета позволит существенно экономить энергию на охлаждение и обогрев помещений, расположенных в регионах с несколькими сезонами в году. При этом покрытие простое и недорогое в производстве. Подробнее о результатах исследования можно прочитать здесь.