Duży procent energii budynku jest zużywany przez ogrzewanie i chłodzenie, ale w zarządzaniu energią może pomóc nowy dynamiczny system zacieniania zaprojektowany przez naukowców z Uniwersytetu w Toronto.
Zainspirowany skórą kryla, ryb (np. Tilapii) czy krabów system wykorzystuje komórki kwitnącego pigmentu, który na żądanie może blokować światło. Kryl to maleńkie organizmy morskie, które zwykle są przezroczyste, ale mają zdolność przemieszczania pigmentów w komórkach pod skórą, co pozwala im ciemnieć, aby chronić się przed uszkodzeniem wywołanym promieniowaniem UV w jasnym świetle słonecznym. To, jak rozumował zespół UToronto, byłoby użyteczną umiejętnością dla okien i fasad budynków.
Zainspirowany krylem prototyp zespołu składa się z ogniw optofluidycznych, które na żądanie mogą przełączać się między przezroczystymi i nieprzezroczystymi stanami, zużywając stosunkowo mało energii. Wewnątrz ogniwa znajduje się 1-milimetrowa warstwa oleju mineralnego pomiędzy dwoma arkuszami plastiku. Aby stała się ona ciemniejsza, niewielką ilość wody zawierającej pigment lub barwnik można wstrzyknąć do komórki przez połączoną rurkę, tworząc „rozkwit” ciemniejszego koloru.
Im więcej wpompowanego pigmentu, tym większy nalot, a szybkość przepływu może dyktować kształt, jaki tworzy. Niskie szybkości przepływu tworzą wzór kołowy, podczas gdy wyższe szybkości dają rozgałęzione struktury przypominające drzewa lub fraktale. Pigment można później wypompować, aby przywrócić komórce stan przezroczysty.
Interesuje nas, w jaki sposób„ płyny zamknięte” zielonej, zrównoważonej chemii można wykorzystać do zmiany właściwości materiałów – powiedział Ben Hatton, główny autor badania. Jest to bardzo wszechstronny sposób: możemy nie tylko kontrolować rozmiar i kształt wody w każdej komórce, ale także dostrajać chemiczne lub optyczne właściwości barwnika w wodzie. Może on mieć dowolny kolor lub nieprzezroczystość.
Zespół przewiduje, że sieć tych ogniw optofluidalnych będzie wykorzystywana w oknach lub fasadach budynków jako niskoenergetyczny system regulacji temperatury. W upalny letni dzień komórki mogą zostać przestawione na nieprzezroczyste, aby blokować światło słoneczne, a następnie przełączyć się z powrotem na przezroczyste po zachodzie Słońca.
Naukowcy modelowali, jak dobrze taki system może działać w skali budynku, i porównali potencjalne oszczędności energii z dwoma innymi systemami – zmotoryzowanymi żaluzjami lub oknami elektrochromowymi, które wykorzystują zmiany napięcia do zmiany przezroczystości powłoki szklanej.
Odkryliśmy, że nasz system może zmniejszyć zużycie energii potrzebnej do ogrzewania, chłodzenia i oświetlenia nawet o 30% w porównaniu z pozostałymi dwoma opcjami – powiedział Raphael Kay, autor badania. Głównym powodem tego jest to, że mamy znacznie lepszą kontrolę nad zasięgiem i czasem zacienienia słonecznego. Nasz system jest analogiczny do otwierania i zamykania setek malutkich żaluzji w różnych miejscach i godzinach na fasadzie. Możemy to wszystko osiągnąć dzięki prostemu, skalowalnemu i niedrogiemu przepływowi płynów.
Zespół twierdzi również, że wyświetlacze optofluidyczne można wykorzystać do tworzenia dzieł sztuki na dużą skalę.
Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Nature Communications. Komórki można zobaczyć w akcji na poniższym filmie.
➔ Obserwuj nas w Google News, aby być na bieżąco!
źródło: Uniwersytet w Toronto | New Atlas
Od 2005 roku zajmuję się komunikacją internetową i e-marketingiem, jestem pasjonatem urządzeń mobilnych oraz nowych technologii – i nie waham się ich używać.