Международная группа исследователей разработала новое покрытие для стекла, которое снижает теплопотери. Материал представляет собой прозрачную пленку, созданную путем внедрения углерода в атомную решетку нитрида бора. Он образует тонкий прочный слой, который отражает тепло, устойчив к царапинам и не подвержен воздействию влаги, ультрафиолетового излучения и перепадов температуры.
Ученые протестировали поведение пленки в зданиях больших размеров в городах с холодной зимой, таких как Нью-Йорк, Пекин и Калгари. Выяснилось, что она позволяет экономить электроэнергию на 2,9% по сравнению с существующими альтернативами. Учитывая, что только в США ежегодно устанавливается больше 4 млрд квадратных футов новых окон, экономия может быть значительной.
Согласно исследованию, опубликованному в журнале Advanced Materials, долговечность покрытия позволяет наносить его на внешнюю сторону стекла, что является существенным преимуществом по сравнению с обычными материалами с низким коэффициентом излучения.
Хотя чистый нитрид бора по коэффициенту излучения почти не отличается от стекла, при добавлении небольшого количества углерода коэффициент излучения значительно снижается — и это полностью меняет ситуацию.
Для создания покрытия команда использовала импульсное лазерное осаждение — метод, при котором короткие высокоэнергетические лазерные импульсы воздействуют на нитрид бора, образуя плазменные шлейфы, которые распадаются на пары и оседают на подложке, в данном случае на стекле. Процесс не требует высоких температур, обычно необходимых для создания клеевых покрытий.
По словам разработчиков, тот же метод можно адаптировать для других материалов, помимо стекла, включая полимеры, текстиль и, возможно, даже биологические поверхности. Более того, другие масштабируемые практики, такие как поточное химическое осаждение из газовой фазы или распыление, при правильной оптимизации процесса могут сделать коммерческое производство возможным.
С точки зрения стоимости сырья нитрид бора дешевле, чем серебро или оксид индия-олова, которые используются в большинстве коммерческих стекол с низким коэффициентом преломления. Тем не менее исследователи предостерегают от прямого сравнения затрат, поскольку материалы различаются по долговечности, методам обработки и технологической зрелости. Как бы то ни было, команда видит перспективы в долгосрочном использовании покрытия, особенно в суровых условиях, где существующие материалы не справляются.
Ранее Наука Mail рассказывала, что на сохранении тепла сказывается и форма крыш домов.