Prozori sa hidrogelom propuštaju manje toplote i više svetlosti

Standardno staklo je dizajnirano tako da omogućava vidljivom svetlu da prođe i osvetli prostoriju, ali njegove interakcije sa infracrvenim svetlom, koje se osećaju kao toplota, su manje poželjne. Staklo propušta blisko infracrveno zračenje sunčeve svetlosti, istovremeno sprečavajući da srednja infracrvena svetlost pobegne iz prostorije, što doprinosi zagrevanju zgrade. Leti će ovo svojstvo naterati ljude da češće uključuju klima uređaj, što će rezultirati većom potrošnjom energije.

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

Vodili su se idejom da fotoni vidljive svetlosti 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 svetlosti 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 svetlosti. U zavisnosti od debljine sloja hidrogela, propuštao je do 92,8% vidljive svetlosti 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.