Onderzoekers van de RMIT University in Melbourne, Australië hebben een nieuwe ultradunne coating ontwikkeld die reageert op warmte en koude, het openen van de deur naar "slimme ramen".

De zelfmodificerende coating, die duizend keer dunner is dan een mensenhaar, werkt door automatisch meer warmte binnen te laten als het koud is en de zonnestralen te blokkeren als het warm is.

Slimme ramen hebben de mogelijkheid om de temperatuur in een gebouw op natuurlijke wijze te reguleren, wat leidt tot grote milieuvoordelen en aanzienlijke financiële besparingen.

Hoofdonderzoeker, universitair hoofddocent Madhu Bhaskaran, zei dat de doorbraak zal helpen om te voorzien in toekomstige energiebehoeften en om gebouwen te creëren die op temperatuur reageren.

"We maken het mogelijk om slimme ramen te maken die de warmte in de zomer blokkeren en de warmte binnen vasthouden als het weer afkoelt, ' zei Bhaskaran.

"We verliezen het grootste deel van onze energie in gebouwen door ramen. Dit maakt het op een bepaalde temperatuur houden van gebouwen een zeer verspillend en onvermijdelijk proces.

"Onze technologie zal mogelijk de stijgende kosten van airconditioning en verwarming verlagen, en de ecologische voetafdruk van gebouwen van elke omvang drastisch te verminderen.

"Oplossingen voor onze energiecrisis komen niet alleen door het gebruik van hernieuwbare energiebronnen; slimmere technologie die energieverspilling elimineert, is absoluut essentieel."

Slimme beglazingen zijn ongeveer 70 procent energiezuiniger in de zomer en 45 procent efficiënter in de winter in vergelijking met standaard dubbel glas.

Het Empire State Building in New York rapporteerde een energiebesparing van 2,4 miljoen dollar en een verlaging van de CO2-uitstoot met 4, 000 metrische ton na het installeren van slimme glazen ramen. Dit was het gebruik van een minder effectieve vorm van technologie.

"Het Empire State Building gebruikte glas dat nog wat energie nodig had om te werken, " Bhaskaran zei. "Onze coating vereist geen energie en reageert direct op veranderingen in temperatuur."

Mede-onderzoeker en promovendus Mohammad Taha zei dat hoewel de coating op temperatuur reageert, deze ook met een simpele schakelaar kan worden opgeheven.

"Deze schakelaar is vergelijkbaar met een dimmer en kan worden gebruikt om het transparantieniveau op het raam en dus de intensiteit van de verlichting in een kamer te regelen, "Zei Taha. "Dit betekent dat gebruikers de volledige vrijheid hebben om de slimme vensters on-demand te bedienen."

Windows zijn niet de enige duidelijke winnaars als het gaat om de nieuwe coating. De technologie kan ook worden gebruikt om niet-schadelijke straling te beheersen die plastic en stoffen kan binnendringen. Dit kan worden toegepast op medische beeldvorming en beveiligingsscans.

Bhaskaran zei dat het team de technologie zo snel mogelijk wilde uitrollen.

"De materialen en technologie zijn gemakkelijk schaalbaar tot grote oppervlakten, met de onderliggende technologie ingediend als patent in Australië en de VS, " ze zei.

Het onderzoek is uitgevoerd aan de ultramoderne Micro Nano Research Facility van RMIT University met collega's van de Universiteit van Adelaide en ondersteund door de Australian Research Council.

Hun bevindingen zijn gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten - Natuur:http://dx.doi.org/doi:10.1038/s41598-017-17937-3

Hoe de coating werkt

De zelfregulerende coating is gemaakt met behulp van een materiaal dat vanadiumdioxide wordt genoemd. De coating is 50-150 nanometer dik.

Bij 67 graden Celsius, vanadiumdioxide verandert van een isolator in een metaal, waardoor de coating kan veranderen in een veelzijdig opto-elektronisch materiaal dat wordt gecontroleerd door en gevoelig voor licht.

De coating blijft transparant en helder voor het menselijk oog, maar wordt ondoorzichtig voor infrarode zonnestraling, die mensen niet kunnen zien en veroorzaakt door de zon veroorzaakte verwarming.

Tot nu, het is onmogelijk geweest om vanadiumdioxide te gebruiken op oppervlakken van verschillende afmetingen, omdat de plaatsing van de coating het creëren van gespecialiseerde lagen vereist, of platformen.

De RMIT-onderzoekers hebben een manier ontwikkeld om de ultradunne coating te maken en af ​​te zetten zonder dat deze speciale platforms nodig zijn - wat betekent dat het direct kan worden aangebracht op oppervlakken zoals glazen ramen.