Інженери створили нову плівку, натхненну пінгвінами, яка може змінювати властивості залежно від умов: нагріватися або охолоджуватися, а також пропускати чи блокувати мікрохвильові сигнали без електроніки чи механіки.
Про це пише видання Interesting Engineering.
Дослідники запропонували матеріал на основі діоксиду ванадію (VO₂) із так званою структурою Януса — з двома різними сторонами. Така конструкція дозволяє поєднати регулювання температури з контролем мікрохвильових сигналів.
Одна сторона призначена для нагрівання. Вона містить VO₂, який змінює електричні властивості залежно від температури: при нагріванні стає провідним. У матеріалі це реалізовано через мікроволокна в полімері, які при підвищенні температури утворюють провідні шляхи. Це дозволяє поверхні відбивати та поглинати мікрохвилі замість їх пропускання.
Ця ж сторона активно поглинає сонячну енергію — до 94,5%, нагріваючись у лабораторних умовах до 73 °C (приблизно на 52 °C вище температури довкілля), а на відкритому повітрі — до 87 °C.
Інша сторона працює навпаки — для охолодження. Вона створена з пористої структури та частинок кремнезему,
які розсіюють сонячне світло й не дають поверхні нагріватися. Також вона ефективно випромінює тепло в інфрачервоному діапазоні. Завдяки цьому поверхня відбиває понад 90% сонячного світла і може бути на 4−12 °C холоднішою за навколишнє середовище.
Температура впливає і на роботу з сигналами. При кімнатній температурі матеріал майже не заважає проходженню мікрохвиль. Але після нагрівання його опір різко падає, і він починає діяти як екран. У діапазоні X передача сигналу зменшується з 83,6% до 0,06%, а ефективність екранування перевищує 30 дБ.
У простому експерименті це підтвердили: Bluetooth-з'єднання працювало за низької температури, але зникало після нагрівання матеріалу.
Обидві сторони плівки мають водовідштовхувальні властивості: вода збирається в краплі та скочується. Це допомагає зберігати ефективність під час дощу, бруду чи морозу. Матеріал також затримує обмерзання до 812 секунд і може розтопити лід за 17,4 хвилини навіть при температурі -6 °C.
Розробка дозволяє одному матеріалу виконувати функції, які раніше потребували різних систем. Наприклад, будівлі можуть використовувати одну сторону для збереження тепла взимку, а іншу — для охолодження влітку, що знижує споживання енергії приблизно на 38,9 МДж/м² на рік.
Дослідники планують перевірити матеріал у реальних умовах протягом тривалого часу та вдосконалити його для практичного використання на дахах, транспорті й електронних пристроях.
Читайте також:
