WUMed | Dach i okna, które chłodzą latem, a oszczędzają ciepło zimą. Jak to możliwe? Dzięki nowemu materiałowi
05 sierpnia 2022
Czy wiesz, że...

Niezwykłe właściwości dwutlenku wanadu pozwoliły badaczom stworzyć powłokę, która odbija promieniowanie cieplne, gdy zbytnio się nagrzeje. Gdy powłoka się schłodzi, zaczyna pochłaniać ciepło.

Niezwykłą właściwość dwutlenku wanadu

Niezwykłą właściwość dwutlenku wanadu odkryto już wiele lat temu. Jego cienka warstwa pochłania promieniowanie podczerwone – na przykład ze światła słonecznego – tylko poniżej pewnej temperatury. Powyżej niej – zaczyna je odbijać. Granicą, poniżej której dwutlenek wanadu zaczyna odbijać promieniowanie podczerwone, jest jednak temperatura 68 stopni Celsjusza. Dużo za wysoka, by myśleć o praktycznym zastosowaniu takiej powłoki.

Naukowcy sądzili jednak, że uda im się znaleźć odpowiednią domieszkę i sprawić, żeby taka powłoka z dwutlenku wanadu zmieniała się z przepuszczającej na odbijającą promieniowanie podczerwone przy dużo niższej temperaturze. Wiele kryształów zmienia swoje właściwości fizyczne po dodaniu do nich atomów innego pierwiastka. W ten sposób zmienia się właściwości półprzewodników, co znajduje wykorzystanie przy produkcji diod, tranzystorów czy laserów.

Taśma i folia zamiast klimatyzatora. Badacze znaleźli nieprawdopodobnie prosty sposób na upały

W 2004 roku badacze z Kolegium Uniwersyteckiego w Londynie (UCL) wykazali, że faktycznie można tę temperaturę obniżyć. Jeśli do dwutlenku wanadu wprowadzi się inny metal, wolfram, powłoka zmienia swoje właściwości już w temperaturze 29 stopni. Naukowcy pomyśleli o energooszczędnych oknach, które odbijałyby ciepło słońca latem, ale wpuszczałyby je do pomieszczeń zimą. Wyliczali, że taka technologia pozwoliłaby oszczędzić nawet połowę energii zużywanej na chłodzenie pomieszczeń.

Szyby, które chłodzą latem, jednak się nie przyjęły

Opracowany przez naukowców z UCL sposób pozwalał nanieść taką powłokę w procesie produkcji szkła. Niestety, powłoka miała mało atrakcyjną, zielonożółtą barwę. Chętnych na chłodzące szyby nie było. Być może nikt nie chciał wyglądać przez okna, które zabarwiają świat na zielonkawo. Przyznać trzeba też, że graniczna temperatura 29 stopni też nie była szczególnie atrakcyjna. Jeśli chcemy schłodzić pomieszczenia latem, to raczej do niższej temperatury.

Powstał materiał, który może na zmianę grzać i chłodzić. Posłuży do produkcji elewacji przyszłości?

Teraz o niemal identycznym odkryciu donoszą badacze z amerykańskiego Lawrence Berkeley National Laboratory oraz singapurskiego Uniwersytetu Technologicznego Nanyang. Ich pracę opublikowało prestiżowe czasopismo naukowe „Science”. Naukowcy opracowali powłokę z dwutlenku wanadu z domieszką wolframu, która zmienia swoje właściwości w temperaturze 25 stopni. A to już na tyle niska temperatura, że zapewnia komfort termiczny w upalne letnie dni.

Wynalazcy nanieśli powłokę z tak zmodyfikowanego dwutlenku wanadu na poli(metakrylan metylu), czyli tak zwane szkło akrylowe, popularnie zwane pleksiglasem. Materiał nazwali „temperature-adaptive radiative coating”, w skrócie TARC, czyli „termoadaptacyjna powłoka radiacyjna”.

TARC schłodzi wszystko, co może się zbytnio nagrzać. Od dachu domu po satelitę

Nowy materiał ma tę zaletę, że został naniesiony na warstwę tworzywa sztucznego. Można więc go produkować seryjnie z myślą o instalacji na budynkach. – TARC wygląda trochę jak taśma klejąca. Można go przymocować do powierzchni, na przykład do dachów – mówi prof. Junqiao Wu z Berkeley Labs, wynalazca materiału.

TARC przetestowano już w 12 z 15 amerykańskich stref klimatycznych. Pokryty nim dach pozwala na zaoszczędzenie do 10 procent energii zużywanej na chłodzenie budynku.

Rośliny zamiast styropianu? Zielone ściany zmniejszają straty ciepła w budynkach aż o jedną trzecią

Niestety, powłoka nadal ma zielonkawożółtą barwę. Nie będzie zapewne nikomu przeszkadzała na dachu domu. Zastosowanie jej na zewnętrznych ścianach może być już kwestią gustu (lub lokalnych przepisów regulujących kolorystykę elewacji).

Nie każdy też będzie chciał patrzeć na świat przez żółtawą okienną szybę. Można jednak sobie wyobrazić okiennice wykonane z takiego tworzywa i zamykane tylko na czas upału. Możliwe też, że inne domieszki pozwolą na uzyskanie całkiem przezroczystego dla światła tworzywa.

Powłoka może przydać się też do ochrony przed przegrzewaniem się – a co za tym idzie, do przedłużenia żywotności – baterii laptopów i smartfonów, osłon satelitów i części samochodów. – Może znaleźć też zastosowanie w szklarniach, pokryciach namiotów, a nawet ubrań i nakryć głowy – sugeruje prof. Wu.

Źródła: Lawrence Berkeley National Laboratory, Science, Journal of Materials Chemistry.

instytucje współpracujące

Instytut
"Pomnik - Centrum Zdrowia Dziecka"
w Warszawie
Narodowy Instytut Geriatrii, Reumatologii i Rehabilitacji
im. prof. dr hab. med. Eleonory Reicher

ul. Spartańska 1, Warszawa
Narodowe Centrum
Profilaktyki Zdrowotnej
www.ncpz.eu
Szpital Praski
p.w. Przemienienia Pańskiego
Sp. z o.o.

Aleja Solidarności 67, Warszawa
Szpital Wolski
im. dr Anny Gostyńskiej
Samodzielny Publiczny Zakład Opieki Zdrowotnej

ul. Kasprzaka 17, Warszawa
Szpital Solec
Spółka z o.o.

ul. Solec 93, Warszawa
Szpital Czerniakowski
Sp. z o. o.

ul. Stępińska 19/25, Warszawa
Mazowiecki Szpital Bródnowski
ul. Kondratowicza 8, Warszawa
Samodzielny Publiczny
Szpital Kliniczny
im. prof. Adama Grucy
CMKP

ul. Konarskiego 13, Otwock
Szpital Specjalistyczny
im. Świętej Rodziny

Madalińskiego 25, 02-544 Warszawa
Szpital Kolejowy
im. dr med. Włodzimierza Roeflera
w Pruszkowie
Szpital św. Anny
w Piasecznie
Adama Mickiewicza 39,
05-500 Piaseczno
Szpital Dziecięcy
im. prof. dr. med. Jana Bogdanowicza
Samodzielny Publiczny Zakład Opieki Zdrowotnej

ul. Niekłańska 4/24, Warszawa
Mazowiecki
Szpital Wojewódzki
Drewnica Sp. z o.o.

Rychlińskiego 1, Ząbki
Szpital Matki Bożej
Nieustającej Pomocy
w Wołominie
ul. Gdyńska 1/3
05-200 Wołomin
Mazowieckie Centrum
Neuropsychiatrii Sp. z o.o.

Zagórze k/Warszawy
05-462 Wiązowna
Wojewódzka Stacja
Pogotowia Ratunkowego
i Transportu Sanitarnego
"MEDITRANS"
SPZOZ w Warszawie

ul. Hoża 56, 00-685 Warszawa
Samodzielny Zespół Publicznych
Zakładów Lecznictwa Otwartego Warszawa Bemowo-Włochy

ul. Gen. M. C. Coopera 5, Warszawa
Samodzielny Zespół Publicznych Zakładów Lecznictwa Otwartego
Warszawa-Mokotów

ul. A.J.Madalińskiego 13, Warszawa
Samodzielny Zespół Publicznych Zakładów Opieki Zdrowotnej
im. Dzieci Warszawy
w Dziekanowie Leśnym
Centrum Medyczne
GRUPA ZDROWIE

Nowodworskie
Centrum Medyczne

ul. Miodowa 2
Nowy Dwór Mazowiecki
Stołeczne Centrum
Opiekuńczo-Lecznicze
Sp. z o.o.

ul. Mehoffera 72/74, Warszawa
Centrum Intensywnej Terapii Olinek
ul. Bobrowiecka 9, Warszawa
RADIOMEDICA
Centrum Diagnostyki Obrazowej

ul.Bobrowiecka 9, Warszawa
NESTOR
Bezpieczny Dom Opieki

ul.Bobrowiecka 9, Warszawa
Warszawskie Zakłady
Sprzętu Ortopedycznego S.A.

al. Bohaterów Września 9, Warszawa
www.fantomy-szkoleniowe.pl
Podkarpackie centrum
Usług Dydaktycznych

ul. Rymanowska 15a
35-083 Rzeszów
Kontakt
Warszawska Uczelnia Medyczna
im. Tadeusza Koźluka

ul. Bobrowiecka 9, 00-728 Warszawa

INFORMACJE O UCZELNI / REKRUTACJA:  
T: 22 559 21 05
T: 22 559 21 06
T: 22 559 22 35
E: rekrutacja@wumed.edu.pl
Copyright © 2021 - WUMED
INFORMACJA DOTYCZĄCA PLIKÓW COOKIES
Informujemy, iż w celu optymalizacji treści dostępnych na stronie wumed.edu.pl, oraz dostosowania strony do indywidualnych potrzeb użytkownika korzystamy z informacji zapisanych za pomocą plików cookies na Państwa urządzeniach. Pliki cookies możecie Państwo sprawdzić za pomocą ustawień swojej przeglądarki internetowej. Dalsze korzystanie z naszej strony, bez zmiany ustawień przeglądarki internetowej oznacza, iż akceptujecie Państwo stosowanie plików cookies. Więcej informacji w zakładce OCHRONA DANYCH OSOBOWYCH.
rozmiar tekstu
kolory strony