Интерьер с инновационным окном
Интерьер с инновационным окном
Арина Михайлова Опубликована 23.09.2025 в 22:03

Энергия скрыта прямо в окне: учёные показали будущее городов

Вэй Ху: дизайн CUSC позволит окнам вырабатывать энергию без потери прозрачности

Учёные из Нанкинского университета разработали новое покрытие, которое может превратить любое стандартное окно в источник энергии. Стекло при этом остаётся прозрачным, что открывает путь к интеграции солнечных технологий в городскую среду без ущерба для архитектуры и комфорта.

Что представляет собой новая технология

Покрытие получило название CUSC — "бесцветный и однонаправленный дифракционный солнечный концентратор". Его принцип работы основан на том, что часть фотонов перенаправляется к краям панели, где расположены фотоэлементы. Остальной свет продолжает проходить сквозь стекло, сохраняя прозрачность.

"Дизайн CUSC — это шаг вперёд в интеграции солнечных технологий в городскую среду без ущерба для эстетики", — сказал оптический инженер Вэй Ху.

Прототип уже создан: небольшой образец размером в дюйм смог вырабатывать энергию, достаточную для питания маленького вентилятора.

Как работает покрытие

Материал создан на основе холестерических жидких кристаллов (CLC). Эти структуры позволяют управлять взаимодействием света, а наложение нескольких слоёв охватывает практически весь спектр.

Главный принцип — избирательное улавливание только одной поляризации света. Это значит, что окно выполняет свою основную функцию, оставаясь прозрачным и сохраняя цветопередачу.

"Путём инженерного конструирования структуры плёнок из холестерических жидких кристаллов мы создаём систему, которая избирательно дифрагирует циркулярно поляризованный свет, направляя его в стеклянный волновод под крутыми углами", — пояснил оптический инженер Дэвэй Чжан.

Такое объяснение подчёркивает, что инновация опирается не на магию, а на тонкую физику света. Разработчики нашли способ "отделять" часть солнечного излучения и направлять его к фотодатчикам, не жертвуя прозрачностью стекла. Благодаря этому технология может органично вписаться в архитектуру зданий и при этом приносить ощутимую пользу в виде дополнительной энергии.

Прозрачность и эффективность

Новое покрытие пропускает 64,2 % видимого света и сохраняет 91,3 % точности цветопередачи. В лабораторных тестах с зелёным лазером удалось преобразовать 38,1 % доступной энергии, что является высоким результатом для подобных систем.

В условиях естественного освещения общая эффективность составила 18,1 %. Пока это ниже показателей классических солнечных панелей, но у технологии есть потенциал масштабирования.

Сравнение технологий

Характеристика Классические солнечные панели Окна с покрытием CUSC
Прозрачность отсутствует высокая (64,2 %)
Цветопередача неактуально 91,3 %
Эффективность 20-25 % до 18,1 % (потенциал роста)
Установка требует отдельной площади интеграция в окна зданий
Эстетика занимает пространство на крыше не меняет облик дома

А что если…

А что если все здания мегаполисов будут оснащены такими окнами? Энергетическая карта мира изменится: города смогут частично обеспечивать себя электричеством, снизив зависимость от ископаемого топлива. Это приведёт к уменьшению выбросов углерода и поможет бороться с изменением климата.

Плюсы и минусы покрытия

Плюсы Минусы
Высокая прозрачность Низкий текущий коэффициент преобразования (3,7 %)
Эстетичность Необходимость улучшения стабильности
Простая интеграция в существующие здания Производственный процесс пока дорогой
Перспектива массового внедрения Эффективность ниже классических панелей

FAQ

Когда технология станет доступна для массового рынка?
Учёные только создали прототип. Для коммерческого применения нужны улучшения в материалах и производстве.

Можно ли нанести покрытие на уже существующие окна?
Да, в этом и преимущество: установка не требует полной замены стеклопакета.

Насколько долговечно такое покрытие?
Сейчас это главный вопрос исследований: необходимо повысить устойчивость к времени и погодным условиям.

Мифы и правда

  • Миф: прозрачные панели не могут вырабатывать заметное количество энергии.
    Правда: эффективность доходит до 18 %, что сопоставимо с классическими панелями низкого класса.

  • Миф: технология повредит окну.
    Правда: покрытие можно наносить без ухудшения прочности и прозрачности.

  • Миф: такие окна не подходят для городов.
    Правда: именно городская среда — главная цель разработки.

3 интересных факта

  1. Похожая идея уже применяется в солнечных очках, где линзы могут преобразовывать свет.

  2. Тераватт энергии — ориентировочный потенциал, если покрыть все доступные окна в мире.

  3. Прозрачные солнечные технологии активно тестируются в Южной Корее, США и Европе.

Исторический контекст

  • 2010-е — первые исследования прозрачных солнечных панелей.

  • 2020-е — активная разработка жидкокристаллических покрытий.

  • 2025 год — создание прототипа CUSC в Нанкинском университете.

Новое покрытие для окон CUSC открывает перспективы использования энергии солнца в каждом доме и офисе. Технология пока далека от массового применения, но уже сегодня ясно: она может изменить архитектуру городов и сделать здания автономными источниками энергии.

Читайте также

The Conversation: скрипки составляют самую большую секцию оркестра сегодня в 7:18
Тихий переворот на сцене: как скрипачи правят оркестром, оставаясь в тени дирижёра

Почему в оркестре больше всего скрипачей? Истоки этого феномена кроются в истории, акустике и балансе звука, формировавшихся веками.

Читать полностью »
Science Advances: генетический анализ подтвердил тройное происхождение японцев сегодня в 5:15
Японская ДНК шокировала науку: в генах нашли следы древнего народа, исчезнувшего без следа

Учёные из RIKEN раскрыли тайну происхождения японцев. Исследование ДНК показало, что население Японии сформировалось из трёх древних народов, а не двух.

Читать полностью »
Journal of Clinical Psychology: вера в свои силы помогает улучшить настроение сегодня в 3:52
Настроение лечит не терапия, а уверенность: обманите мозг — и радость вернётся быстрее грусти

Учёные из Университета штата Огайо выяснили, что лучший способ улучшить настроение — использовать методы, которые вы считаете своими сильными сторонами.

Читать полностью »
PLOS ONE: люди переоценивают объём информации при принятии решений сегодня в 1:50
Мозг обманывает вас: уверенность в своей правоте искажает реальность и мешает видеть истину

Учёные выяснили, почему мы уверены в своей правоте, даже не обладая всей информацией. Новый эксперимент раскрывает механизм иллюзии достаточности знаний.

Читать полностью »
Scientific Reports: искусственный интеллект анализирует, обучение младенцев вчера в 23:17
ИИ заглянул в детство: движения младенцев раскрыли тайну появления человеческого разума

Учёные с помощью ИИ выяснили, что движения ног младенцев играют ключевую роль в раннем обучении и взаимодействии с миром.

Читать полностью »
Cell: учёные составили карту связи между продуктами и микробиотой кишечника вчера в 21:55
Персональная диета будущего: ваш кишечник сам выбирает продукты, чтобы вы были на пике здоровья

Учёные из Йельского университета создали первую карту взаимодействия между пищей и микробиомом кишечника. Она может стать основой персонализированных диет.

Читать полностью »
Nature Communications: яд чёрной вдовы нарушает передачу нервных сигналов вчера в 19:39
Взлом на молекулярном уровне: яд чёрной вдовы пробивает мембраны как миниатюрный шприц

Учёные расшифровали, как яд чёрной вдовы разрушает нервную систему. Криоэлектронная микроскопия показала, как токсин создаёт смертельные каналы.

Читать полностью »
Current Biology: птерозавры выросли до гигантов благодаря жизни на земле вчера в 17:38
Не небо, а земля сделала их великанами: именно шаг, а не полёт подарил им силу гигантов

Учёные выяснили, что именно способность ходить по земле помогла птерозаврам вырасти до гигантских размеров и стать величайшими летающими существами мезозоя.

Читать полностью »