Prozori sa hidrogelom propuštaju manje toplote i više svjetlosti

Standardno staklo je dizajnirano tako da omogućava vidljivom svjetlu da prođe i osvijetli prostoriju, ali njegove interakcije sa infracrvenim svjetlom, koje se osjećaju kao toplota, su manje poželjne. Staklo propušta blisko infracrveno zračenje sunčeve svjetlosti, istovremeno sprečavajući da srednja infracrvena svjetlost pobjegne iz prostorije, što doprinosi zagrijavanju zgrade. Ljeti će ovo svojstvo natjerati ljude da češće uključuju klima uređaj, što će rezultirati većom potrošnjom energije.

Kako bi pokušali da riješe ovaj problem, naučnici sa Univerziteta Wuhan su eksperimentisali sa novim materijalima za prozore koji različito reaguju na svjetlost. Hidrogel premaz debljine samo nekoliko milimetara preko stakla je dizajniran tako da reflektuje više bliske infracrvene svjetlosti spolja i omogući više srednjeg infracrvenog svjetla da pobjegne iznutra, a da pritom ostane jednako providan za vidljivu svjetlost.

Vodili su se idejom da fotoni vidljive svjetlosti mogu prodreti preko 1m u vodu, dok fotoni u bliskom infracrvenom delu spektra mogu da prodru samo nekoliko milimetara. Pošto su hidrogelovi uglavnom voda, to ih čini korisnom, selektivnom barijerom.

Istraživači su prilikom testiranja utvrdili da hidrogel-staklo emituje čak 96% infracrvene svjetlosti direktno u svemir, pošto ove talasne dužine ne blokira atmosfera. Ovo bi pomoglo da unutrašnjost zgrade bude hladnija, na sličan način kao i drugi sistemi radijacionog hlađenja. Obično staklo emituje oko 84%.

Bitna karakteristika hidrogel-stakla je da ne izgleda tamnije od običnog stakla, a pritom propušta malo više svjetlosti. U zavisnosti od debljine sloja hidrogela, propuštao je do 92,8% vidljive svjetlosti u prostoriju, u poređenju sa 92,3% kod običnog stakla.

Performanse hidrogel-stakla testirane su na modelima kuća dimenzija 20 x 20 x 20cm, sa debelim izolovanim zidovima i jednim velikim prozorom. Senzori su pokazali da su hidrogel-stakleni prozori smanjili unutrašnju temperaturu do 3,5°C.

Zaključak istraživača je da bi ovaj materijal mogao da doprinese smanjenju potrošnje energije koja se koristi za hlađenje, što bi koristilo životnoj sredini i smanjilo račune građana. Hidrogelovi su uobičajeni i jeftini, tako da bi trebalo da budu relativno jednostavni za uvođenje, što bi im moglo dati prednost u odnosu na druge, složenije pametne prozore.

Istraživanje je objavljeno u časopisu Frontiers of Optoelectronics.