Ученые создали «солнечные стекла», способные заменить обогреватели в зданиях - «Технологии»

Дома теряют до 20% своего тепла через окна. Для крупных коммерческих зданий с большими площадями остекления этот показатель может быть в разы выше, что, соответственно, приводит к увеличению расходов на отопление и неизбежным спорам между сотрудниками о настройках термостата. Однако исследователям удалось найти способ превратить обычные окна в обогреватели на солнечной энергии, способные значительно повысить температуру стекла даже в морозную погоду.

Ученые во главе с Александром Дмитриевым из Университета Гетеборга совестно с соавторами из университетов Швеции, Китая, Ирана и США опубликовали статью о солнечных термальных поверхностях в одном из последних выпусков Nano Letters.

Основными функциональными компонентами изобретения являются плазмонные наноантенны. Эти крошечные элементы представляют собой ряд слоев из никель-алюминиевого оксида, сформированных в форме наноэллипсов и наложенных в виде узорчатых массивов на стекло. С помощью плазмонов наноантенны способны интенсивно поглощать свет, который затем нагревает всю поверхность.

В своем исследовании ученые показали, что при солнечном освещении поверхности свет поглощается более эффективно с передней стороны (с антеннами), чем на задней стороне (подложке). Таким образом новая технология отлично подходит для применения на окнах, поскольку даже с нанесением нанопокрытия на стекло, оно остается прозрачным и бесцветным, а также почти полностью сохраняет цветовой спектр солнечного света.

Исследователи объясняют, что холодные окна оказывают большее влияние на теплопотери здания, чем принято считать. Это связано с тем, что, когда человек сидит рядом с холодным окном, он отдает часть своего тепла этому окну, которое работает как «радиатор». Чтобы компенсировать такие потери, необходимо повышать температуру в помещении для поддержания комфортной среды. Поскольку новая поверхность окна способна увеличить температуру стекла на несколько градусов, она обеспечивает большую экономию энергии.

Ученые уверены, что возможности применения их изобретения не ограничивается окнами, поскольку наноантенны обладают универсальными свойствами и могут быть нанесены на практически любую поверхность. Они также могут быть изготовлены из широкого спектра материалов, а также настроены на поглощение света разных длин волн, что меняет их цвет. По их мнению, технология может использоваться в таких областях, как радиационное охлаждение или тепловая изоляция на солнечной энергии.

В настоящее время команда работает над увеличением эффективности повышения температуры за счет поглощения ультрафиолетового и инфракрасного излучений ближних спектров, которые составляют значительную часть солнечного света.