Квантовые вычисления помогли разработать прозрачное оконное покрытие, блокирующее тепло

На охлаждение приходится около 15 процентов мирового потребления энергии. Обычные прозрачные окна позволяют солнцу нагревать внутренние помещения, которые затем приходится охлаждать с помощью энергоемких кондиционеров. Но что, если бы окно могло помогать охлаждать комнату, не потреблять энергию и сохранять вид?

Тенгфей Ло, профессор энергетических исследований Дорини в Университете Нотр-Дам, и аспирант Сонмин Ким разработали прозрачное покрытие для окон, которое именно это и делает.

Покрытие, или прозрачный радиационный охладитель (TRC), пропускает видимый свет и не пропускает другой свет, выделяющий тепло. По оценкам исследователей, это изобретение может на треть снизить затраты на электрическое охлаждение в жарком климате по сравнению с обычными стеклянными окнами.

Прозрачные лучистые охладители можно использовать в зданиях и автомобилях для решения проблемы изменения климата. Ло и его команда смогли разработать лучший в своем классе TRC, используя квантовые вычисления в сочетании с машинным обучением.

TRC состоит из нескольких ультратонких слоев материалов, которые должны быть собраны в точной конфигурации. Построив вычислительную модель КИП, исследователи смогли за доли секунды протестировать все возможные конфигурации слоев, чтобы определить оптимальную комбинацию и порядок расположения материалов.

Руководствуясь этими результатами, они создали новое покрытие, нанеся слой диоксида кремния, оксида алюминия и оксида титана на стеклянную основу и покрыв его тем же полимером, который используется для изготовления контактных линз. В результате получилось покрытие толщиной 1,2 микрона, которое превосходит все другие теплопоглощающие покрытия для стекла, имеющиеся на рынке.

«Я думаю, что стратегия квантовых вычислений так же важна, как и сам материал, — рассказывает Ло. — Используя этот подход, мы смогли найти лучший в своем классе материал, разработать радиационный охладитель и экспериментально доказать его охлаждающий эффект».

Их исследование было опубликовано в ACS Energy Letters, журнале Американского химического общества.

Эксклюзивный перевод*

Фото: Университет Нотр-Дам

Поделиться:

Подписывайтесь на краткие, но содержательные новости со всего мира
глазами молодого поколения в Телеграм и ВКонтакте.

Почитайте также

Музыкальные способности Людвига ван Бетховена остались загадкой для генетиков

6 Интернет-портал Current Biology опубликовал результаты исследования международной группы ученых из Института эмпирической эстетики Макса …