Обычное стекло пропускает видимый свет и освещает помещение. Однако оно также пропускает солнечное излучение в ближнем инфракрасном диапазоне, не позволяя среднему инфракрасному свету проникать в помещение, что способствует нагреву здания. Летом, когда отмечается удушающая жара, а солнце ещё и прогревает стены домов, то людям приходится включать кондиционеры, что приводит к увеличению потребления энергии и, соответственно, к росту углеродного следа. Исследователи из Китая нашли выход.

Рекордная жара лета 2022 года  сподвигла учёных из Уханьского университета на эксперименты с новыми материалами для окон, которые по-разному взаимодействуют со светом. Гидрогелевое покрытие толщиной всего несколько миллиметров на стекле было разработано, чтобы активнее отражать ближний инфракрасный свет снаружи и одновременно позволять большему количеству среднего инфракрасного света выходить изнутри, оставаясь при этом столь же прозрачным для видимого света. Идея состоит в том, что фотоны видимого света могут проникать в воду на глубину более 1 м, в то время как фотоны в ближней инфракрасной части спектра могут проникать только на несколько миллиметров. Поскольку гидрогели в основном состоят из воды, это делает их полезным селективным барьером.

В ходе испытаний команда обнаружила, что гидрогелевое стекло излучает до 96% инфракрасного света в воздушное пространство, поскольку эти длины волн не блокируются атмосферой. Это помогло бы сохранить внутреннюю часть здания более прохладной, аналогично другим системам охлаждения. Между тем, обычное стекло излучает около 84%. Важно также отметить, что гидрогелевое стекло не выглядит тусклее стандартного — на самом деле оно пропускает немного больше света. В процессе экспериментов в зависимости от толщины слоя гидрогеля оно пропускало в помещение до 92,8% видимого света по сравнению с 92,3% для обычного стекла.

Команда проверила характеристики гидрогелевого стекла на моделях домов с толстыми изолированными стенами и одним большим окном. Датчики показали, что окна из гидрогелевого стекла снижают внутреннюю температуру до 3,5°. Учёные комментируют, что созданный материал может помочь снизить потребление энергии для охлаждения, что принесёт пользу как окружающей среде, так и кошельку пользователя. Гидрогели также распространены и недороги, относительно просты в реализации, что может дать им преимущество перед другими более сложными «умными» окнами, сообщает BUILDING-TECH.