Холод из космоса спускается на Землю: новое стекло гасит солнце и превращает жар в тишину

Учёные из Мэрилендского университета разработали материал, способный уменьшить нагрев зданий, отражая солнечный свет и отводя тепло прямо в космос. Это изобретение не требует электричества и может стать частью глобального решения климатического кризиса.

Как работает технология будущего

Новое покрытие — микропористое стеклянное вещество, описанное в журнале Science, — снижает температуру поверхностей под ним в среднем на 3,5 °C даже в полдень. Исследование под руководством заслуженного профессора Лянбина Ху показало, что использование такой технологии способно сократить ежегодные выбросы углекислого газа в многоэтажном доме на 10 %.

"Это охлаждающее стекло — не просто новый материал, это ключевой элемент решения проблемы изменения климата", — сказал Лянбин Ху.

"Сокращая использование кондиционеров, мы делаем большой шаг к тому, чтобы потреблять меньше энергии и уменьшать выбросы углекислого газа", — добавил он.

Двойной механизм охлаждения

Секрет технологии заключается в сочетании двух физических процессов: отражения и излучения.

1. Отражение: стекло возвращает до 99 % солнечного света, не позволяя нагревать поверхности.

2. Излучение: материал направляет избыток тепла в космос в форме длинноволнового инфракрасного излучения.

Температура космоса — около -270 °C, что делает его естественным "теплоотводом" для планеты. Процесс известен как радиационное охлаждение. Он использует атмосферное "окно прозрачности" — диапазон длин волн, свободно проходящих через атмосферу. Это позволяет отводить тепло, не повышая температуру воздуха вокруг.

"Эта технология упрощает процесс охлаждения зданий и повышает их энергоэффективность", — отметил первый автор исследования Синьпэн Чжао.

Сравнение с другими методами охлаждения

Советы шаг за шагом: как создают охлаждающее стекло

1. Выбор материала. Основой стали микрочастицы кварцевого стекла.

2. Создание пористой структуры. Мельчайшие отверстия уменьшают плотность и усиливают отражение света.

3. Настройка размера частиц. Команда подобрала размер, при котором отражение солнечного спектра максимально, а инфракрасное излучение — сильнейшее.

4. Тестирование прочности. Покрытие выдерживает воздействие воды, грязи, УФ-лучей и огня до 1000 °C.

5. Проверка универсальности. Материал наносится на бетон, металл, керамику и даже плитку.

Ошибка → Последствие → Альтернатива

• Ошибка: полагаться только на кондиционеры.
  Последствие: рост энергопотребления и выбросов.
  Альтернатива: внедрение пассивных охлаждающих материалов.

• Ошибка: использовать покрытия на полимерной основе.
  Последствие: низкая устойчивость и загрязнение.
  Альтернатива: стеклянная структура без пластиковых связующих.

• Ошибка: применять технологии, не рассчитанные на экстремальные условия.
  Последствие: разрушение покрытия и потеря эффективности.
  Альтернатива: материалы, выдерживающие жару, влагу и пыль.

А что если…

Если "охлаждающее стекло" станет массовым, города смогут снижать температуру в жару без энергетических затрат. Это особенно важно для мегаполисов, страдающих от "тепловых куполов". Комбинация с солнечными панелями, белыми кровлями и энергосберегающими фасадами может создать умные здания, потребляющие на треть меньше энергии.

Почему стекло выдерживает экстремальные условия

Главное отличие материала от предыдущих разработок — прочность. Вместо органических полимеров команда использовала стеклянные частицы, соединённые особым методом спекания. Это исключает плавление и старение покрытия.

"Мы выбрали такой размер частиц, чтобы максимально увеличить выделение инфракрасного тепла и одновременно отразить солнечный свет", — объяснил Чжао.

Такая структура делает материал устойчивым к внешним воздействиям — от морской соли до городского смога.

Плюсы и минусы технологии

FAQ

Можно ли использовать материал в квартирах?
Пока технология тестируется для внешних поверхностей зданий, но в будущем может применяться на окнах и крышах.

Насколько эффективно стекло в пасмурную погоду?
Даже при облачности отражение солнечного света сохраняется, хотя эффективность радиационного охлаждения снижается примерно на 20 %.

Сколько прослужит покрытие?
Ожидаемый срок эксплуатации превышает 20 лет без снижения эффективности.

Мифы и правда

• Миф: пассивные системы охлаждения неэффективны в жарком климате.
  Правда: радиационное охлаждение работает независимо от температуры воздуха.

• Миф: такие покрытия быстро разрушаются.
  Правда: стеклянная структура устойчива к влаге, ультрафиолету и грязи.

• Миф: охлаждающее стекло требует ухода.
  Правда: материал самоочищается благодаря микропористой поверхности.

Исторический контекст

Идея радиационного охлаждения появилась ещё в 1960-х, когда учёные заметили, что Земля теряет тепло через инфракрасное излучение. Однако только современные нанотехнологии позволили создать материалы, эффективно отражающие солнечный свет и испускающие тепло одновременно.

Исследование из Мэрилендского университета стало первым, где удалось объединить устойчивость, эффективность и возможность массового производства. Команда уже создала стартап CeraCool, чтобы вывести продукт на рынок и адаптировать его к архитектурным решениям.

Три интересных факта

1. Покрытие снижает температуру крыши на 3,5 °C даже в полдень, что эквивалентно 10 % экономии на кондиционировании.

2. Материал выдерживает пламя до 1000 °C, не теряя отражающих свойств.

3. Если нанести его на 1 м² крыши, он отведёт в космос тепла, эквивалентного 100 Вт — как включённая лампочка, работающая "в обратном направлении".

"Это может изменить наш образ жизни и помочь нам лучше заботиться о своём доме и планете", — сказал Чжао.

Разработка охлаждающего стекла демонстрирует, как технологии способны соединить физику, экологию и архитектуру. Возможно, в будущем города будут сиять не от жары, а от отражённого солнечного света, направленного туда, где ему самое место — в холодную бездну космоса.