Hydrogélové sklo namiesto klimatizácie? Prepúšťa viac svetla a menej tepla

Letné štyridsiatky spôsobia, že klimatizácia bude v mnohých obytných, aj pracovných priestorov nevyhnutnosťou. Nové sklo pomôže ušetriť náklady na energiu.

Tohtoročné leto bolo rekordne horúce a mnohých prinútilo uvažovať, ako nájsť efektívne spôsoby chladenia budov. Účinné môžu byť pritom aj pasívne spôsoby ochrany pred teplom. Čínski vedci skombinovali ​​okno s hydrogélovým sklom, ktoré môže selektívne blokovať teplo zo Slnka bez toho, aby blokovalo viditeľné svetlo a dosiahli zaujímavé výsledky.

Bežné sklo v oknách umožňuje viditeľnému svetlu prechádzať do miestnosti, ale jeho vlastnosti v oblasti infračerveného svetla, ktoré vnímame ako teplo, sú už menej žiaduce. Najmä v lete.

Sklo prepúšťa blízke infračervené žiarenie (NIR) zo slnečného svetla a zároveň bráni úniku stredného infračerveného žiarenia (MIR) z miestnosti, ktoré vyhrieva budovu.

V snahe nájsť riešenie tohto problému vedci z čínskej Wuhanskej univerzity experimentovali s novými materiálmi pre okná, ktoré interagujú so svetlom inak. Hydrogélový povlak na skle s hrúbkou len niekoľkých milimetrov bol navrhnutý tak, aby odrážal viac blízkeho infračerveného svetla zvonku a umožňoval únik väčšieho množstva stredného infračerveného žiarenia zvnútra, pričom okno zostalo rovnako priehľadné, či dokonca transparentnejšie pre viditeľné svetlo.

Nápad inšpirovala voda, do ktorej viditeľné svetlo preniká pomerne ľahko, ale fotóny v blízkej infračervenej časti spektra to dokážu len niekoľko milimetrov. Keďže hydrogély sú zložené hlavne z vody, tvoria užitočnú selektívnu bariéru.

V testoch vedci zistili, že hydrogélové sklo vyžarovalo až 96% infračerveného svetla priamo do vesmíru, pretože tieto vlnové dĺžky nie sú blokované atmosférou. To by pomohlo udržať interiér budovy chladnejší, podobne ako pri iných radiačných chladiacich systémoch . Bežné sklo pritom vyžaruje len okolo 84 %.

Obrázok hore: Hydrogélové sklo má nižšiu schopnosť absorbovania blízkeho infračerveného žiarenia NIR (near-infrared) a zvýšenej emisie stredného infračerveného žiarenia MIR (mid-infrared) oproti bežnému sklu (HG = hydrogel-glass).

Hydrogélové sklo nie je menej priehľadné ako bežné sklo, naopak, svetla prepúšťa o niečo viac – až 92,8 %, kým bežné sklo prepustí 92,3 % viditeľného svetla.

Prínos hydrogélového skla v ochrane pred prehrievaním výskumníci testovali zatiaľ len na malých modeloch domov s rozmermi 20 x 20 x 20 cm s hrubými izolovanými stenami a jedným veľkým oknom. Ukázalo sa však, že okná z hydrogélového skla znížili vnútornú teplotu až o 3,5 °C.

Hydrogélové sklo v oknách by mohlo citeľne znížiť spotrebu energie na chladenie, čo by okrem životného prostredia prospelo aj peňaženkám, zvlášť pri šokujúcich cenách elektriny, ktoré hrozia. Hydrogély sú navyše dostupné a lacné, takže by sa mohli pomerne rýchlo a úspešne uplatniť v praxi.

Výskum bol publikovaný v časopise Frontiers of Optoelectronics.