Забудьте про жару в авто и дома — новые материалы работают лучше любого кондиционера

Технологии не стоят на месте, и порой они поражают масштабом изменений, которые могут принести в нашу жизнь. Одно из самых впечатляющих новшеств — это умные материалы, созданные с помощью искусственного интеллекта, которые способны значительно снизить расходы на охлаждение зданий. Этот прогресс открывает путь к более устойчивому образу жизни и серьезной экономии энергии.

Инновационные материалы для снижения температуры

Ученые разработали серию так называемых метатермических излучателей — материалов, способных эффективно отражать солнечный свет и излучать тепло. Используя автоматизированные методы проектирования, исследователи получили покрытия, которые значительно превосходят традиционные краски по уровню охлаждения.

В одном из опытов модельный дом был покрыт таким материалом, и после четырёх часов под прямым солнцем температура крыши упала на 5-20 градусов Цельсия по сравнению с обычной белой или серой краской. Это свидетельствует о реальном потенциале для снижения энергетических затрат.

Экономия и экологическая польза

По расчетам экспертов, в жарком климате многоэтажный дом, покрытый метатермическим излучателем, может сократить потребление энергии на охлаждение примерно на 15 800 киловатт в год. Для сравнения, обычный кондиционер потребляет около 1 500 киловатт в год.

"Эти материалы не только уменьшают расходы на электроэнергию, но и способствуют снижению городского теплового острова — эффекта, когда город становится значительно жарче за счёт бетонных и асфальтовых покрытий", — отмечают разработчики.

Этот эффект особенно остро чувствуется в мегаполисах с минимальным озеленением.

За пределами домов: космос, одежда и автомобили

Потенциал метатермических излучателей далеко не ограничивается строительством. Они могут найти применение в космической технике, где контроль температуры аппаратов — вопрос выживания. Отражая солнечное излучение и эффективно отводя тепло, эти материалы обеспечивают стабильную работу устройств в экстремальных условиях.

Кроме того, их можно внедрять в ткани для создания одежды с улучшенными охлаждающими свойствами, а также использовать для покрытия автомобилей, снижая нагрев салона под палящим солнцем.

Прорыв в дизайне материалов

До недавнего времени создание подобных материалов было сложным и долгим процессом, что сдерживало их массовое применение. Сейчас же автоматизация проектирования с применением машинного обучения позволяет быстро создавать сложные трехмерные структуры с заданными свойствами.

"Мы можем проектировать материалы под конкретные задачи управления теплом, что открывает беспрецедентные возможности в области нанофотоники и материаловедения", — поясняют исследователи.

Что ждет нас впереди?

Научная публикация в журнале Nature демонстрирует важность этих открытий. Команда ученых планирует усовершенствовать технологию и расширить сферу применения на другие области, связанные с управлением светом и теплом на наномасштабном уровне.

Хотя машинное обучение не является универсальным решением, оно прекрасно подходит для проектирования материалов с уникальными спектральными свойствами, что уже изменяет подход к управлению тепловой энергией в строительстве и за его пределами.