«Умные окна» с углеродными нанотрубками помогут экономить энергию

Исследователи из LLNL разработали «умные» окна с вертикально ориентированными углеродными нанотрубками, способными регулировать пропускание ближнего инфракрасного излучения. Автор: Джереми Гарднер/LLNL

Половина солнечной энергии приходится на невидимый спектр. В холодные дни дополнительное инфракрасное излучение помогает обогревать здания, а в жаркие — приводит к перегреву, требующему энергозатратного кондиционирования.

Прозрачные «умные окна», способные регулировать пропускание ближнего инфракрасного света, могут стать энергоэффективным решением для современной инфраструктуры.

Для решения этой задачи междисциплинарная команда исследователей из Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора (LLNL) разработала новый тип электроуправляемых «умных окон», снижающих пропускание ближнего инфракрасного света почти на 50%. Ключевой компонент технологии — вертикально ориентированные углеродные нанотрубки, структуры в тысячи раз тоньше человеческого волоса. Исследование опубликовано в журнале Nano Letters.

В таких окнах нанотрубки выращиваются перпендикулярно поверхности стекла, образуя микроскопический «лес». Пока устройства имеют размер всего несколько миллиметров, поэтому следующим шагом станет масштабирование технологии.

В зависимости от подаваемого напряжения нанотрубки могут либо поглощать инфракрасный свет, блокируя солнечное тепло, либо пропускать его. Важная особенность — после переключения в нужный режим система сохраняет заряд, как аккумулятор, не требуя постоянного напряжения. Это обеспечивает крайне низкое энергопотребление.

Разработка сочетает экспериментальные методы и компьютерное моделирование, углубляя понимание физических процессов в вертикально ориентированных нанотрубках.

Подробнее: Алекс Абельсон и др., Exploiting Intersubband Plasmons in Vertically Aligned Carbon Nanotubes for Near-Infrared Electrochromic Windows, Nano Letters (2025). DOI: 10.1021/acs.nanolett.5c00059

Источник: Lawrence Livermore National Laboratory