Как картофель, кукуруза и бобы привели к прорыву в технологии Smart Windows

Координаты хроматности устройств EC с различными материалами хоста под напряжением +1,9 В на диаграмме хроматности.Вставка: Фотографии цветных состояний устройств с различными материалами хоста, используемыми здесь.Кредит: Материалы Национальной академии наук (2024).Doi: 10.1073/pnas.2401060121

Исследование исследователей из Техасского университета в Остине стремится решить эти проблемы с помощью нового типа электрохромных устройств и материалов.Устройство использует общие, недорогие, устойчивые строительные блоки, такие как амилоза, естественный полимер, найденный в кукурузе, картофеле и бобах.

«Существует неотложная необходимость в разработке новых устойчивых электрохромных материалов и устройств с отличными свойствами для интеллектуальных окон», - сказал Гухуа Ю. Ю.

«Материалы биомассы, которые мы извлекали из кукурузы, картофеля и других распространенных источников, обеспечивают достижение превосходных оптических свойств, доступности, устойчивости и легкой подготовки электрохромных материалов и устройств. Это потенциально прокладывает путь для широкого использования умных окон».

Исследование опубликовано в процессе Национальной академии наук.

Электрохромизм - это способность менять цвета.В случае интеллектуальных окон изменение цвета позволяет фильтровать свет в или выходить на основе потребностей нагрева и охлаждения.Применяя низкое напряжение, исследователи продемонстрировали способность уменьшать или увеличивать количество света, передаваемого более чем на 85%, и модулировать его передачу ультрафиолетовых, видимых и ближних инфракрасных спектров.

В экспериментах технология удерживала более шести недель подряд ультрафиолетового воздействия, 1200 циклов использования и 4000 переключателей между проницаемостью света.Простые, доступные материалы, в том числе отсутствие ионов металлов или органических растворителей, в сочетании с многоразовым прозрачным электродом, сыграли важную роль в открытии.

Электрически регулируя динамические взаимодействия хозяина и ижита между йодом и амилозой, исследователи достигли новой электрохромной системы.

Ожидается, что рынок Smart Glass, включая Smart Windows and Displays, достигнет 12,7 млрд долларов к 2030 году. Однако этот рост удерживается за счет, а умные окна стоят в 10 раз больше, чем стандартные энергоэффективные окна.

Согласно Министерству энергетики США, здания составляют 39% потребления энергии в США, и 35% этого поступают посредством отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

«Потребность в более устойчивых и энергоэффективных строительных решениях создала надежный и растущий рынок для умных окон»,-сказал Юян Ван, ведущий автор и постдокторский исследователь, работающий в лаборатории Юю.«Увлекательно превратить известные знания в учебнике в ценные потенциальные продукты с помощью умного дизайна».

Больше информации: Yuyang Wang и др., Устойчивые, недорогие, высококонтрастные электрохромные дисплеи с помощью взаимодействия с хозяином и гербами, Материалы Национальной академии наук (2024).Doi: 10.1073/pnas.2401060121