Чем больше габариты зданий, тем больше средств нужно для обеспечения их теплом и светом. Солидных затрат требует и поддержание систем кондиционирования. По мнению ученых из Университета Торонто, в будущем можно будет сократить эти расходы за счет использования «умных» материалов. Им удалось разработать уникальную технологию «жидкостных» окон, на которую их вдохновили наблюдения за живой природой.
Мысли о создании инновационных оптических систем начали возникать у канадских исследователей после того, как они детально рассмотрели механизм изменения цвета и оттенка кожи у некоторых видов живых существ. Оказалось, что за долгие миллионы лет эволюции осьминоги и крабы «научились» рассеивать и собирать пигментные гранулы, управляя таким образом цветовой гаммой своих внешних покровов. Похожий принцип был использован командой в оптических системах, которые могут стать хорошим решением для энергосбережения и обеспечения комфорта в помещениях.
Команда разработала оптическую систему из слоев стекла с тонкими каналами для перекачки жидкости. Добавив в нее специальные частицы и пигменты, можно управлять свойствами ее прозрачности. Например, можно добиться того, чтобы внутрь проникал только видимый свет, а инфракрасные волны задерживались. Такое решение уменьшит затраты на охлаждение и освещение летом, а для зимы систему можно настроить так, чтобы через окно проникали и тепловые волны.
Ученые указывают на то, что несколько слоев с разными свойствами можно комбинировать в стопки, чтобы добиться большей эффективности. Предварительно выполненное компьютерное моделирование позволило выяснить, что всего один слой, обеспечивающий контроль инфракрасного света, дает 25 % экономии энергии на охлаждение помещения. Второй слой, регулирующий интенсивность видимой части света, доводит эффективность до фантастических 50 %. В будущем такими оптическими системами можно полностью оборудовать фасады зданий — для этого можно подобрать недорогие и нетоксичные материалы.