클래딩은 응고 및 액화를 통해 건물 온도를 조절할 수 있습니다.

더운 날씨에는 건물을 더 시원하게, 추운 달에는 더 따뜻하게 유지하는 효율적인 방법을 찾기 위한 노력의 일환으로 시카고 대학교 프리츠커 분자 공학 대학(PME)의 연구원들은 구리 입자를 액체 또는 액체에 담는 형태 변화 물질을 개발했습니다. 또는 고체 형태. 이 물질은 두 상태 사이를 전환하기 위해 매우 낮은 전류를 사용하지만 수동 가열 및 냉각을 통해 절약할 수 있는 에너지의 일부에 불과합니다.

불연성 소재는 폴리우레탄 필름, 그래핀 시트, 골드 그리드 등 여러 겹으로 구성되어 있습니다. 그러나 실제 작용은 수성 전해질과 구리 입자 덕분에 발생합니다.

재료가 가열 모드에 있을 때 구리 입자가 필름 위에 침착되어 태양열을 흡수하는 데 탁월한 고체층을 형성합니다. 낮은 전류가 재료를 통과한 후 입자는 전해질로 분산되고 재료는 냉각 모드로 전환되어 태양의 따뜻한 적외선 에너지가 흡수되는 대신 반사됩니다. 연구에서 재료는 1,800주기 동안 성공적으로 앞뒤로 전환되었습니다.

"우리는 본질적으로 건물을 사람처럼 취급하는 저에너지 방법을 알아냈습니다. 추울 때 층을 추가하고 더울 때 층을 벗는 것입니다."라고 수석 연구원 Asst가 말했습니다. 수포춘 교수. "이런 종류의 스마트 소재를 사용하면 엄청난 양의 에너지 없이도 건물의 온도를 유지할 수 있습니다."

실제로 연구원들은 물질이 고체 가열 모드 구성에 있을 때 접촉하는 적외선 에너지의 93%를 유지할 수 있다는 것을 발견했습니다. 액체 냉각 모드에서는 이 에너지의 최대 92%를 반사할 수 있습니다. 교대근무를 활성화하는 데 필요한 작은 전류를 고려하더라도 이는 건물의 HVAC 비용을 최대 8.4% 절감하는 것으로 해석된다고 연구진은 말합니다.

Hsu는 "일단 상태 사이를 전환하면 두 상태를 유지하기 위해 더 이상 에너지를 적용할 필요가 없습니다"라고 말했습니다. "따라서 이러한 상태 사이를 매우 자주 전환할 필요가 없는 건물의 경우 실제로는 매우 미미한 양의 전기를 사용하고 있습니다."

또한 재료는 필요한 온도에서 변경되도록 프로그래밍할 수 있으므로 기본적으로 다양한 기후에서 다르게 작동하도록 조정할 수 있습니다.

또한 냉각 모드에서는 소재가 투명하기 때문에 온도 조절 이점을 제공할 뿐만 아니라 견고한 보온 모드에서는 구리색 외관을 가지면서 흥미로운 디자인 요소를 제공할 수 있습니다. 투명 냉각 모드에 있을 때 하단 레이어에 적용되는 모든 안료.

전류에 반응하여 이러한 방식으로 색상이 변하는 물질을 전기변색(electrochromic)이라고 하며 우리는 2년 전에 노스캐롤라이나 듀크 대학의 과학자들이 개발한 매우 유사한 물질을 본 적이 있습니다. 우리는 또한 윈도우 필름과 선글라스에 사용하기 위해 개발된 이러한 재료를 보았습니다.

현재 연구원들은 가로 길이가 약 6cm(약 2.4인치)인 재료 조각을 만들었지만 이를 지붕널 같은 구성으로 사용하면 커버리지를 구축하는 것이 가능할 수도 있다고 말합니다. 다음 단계는 재료를 제조하는 방법을 조사하고 액체 상태와 고체 상태 사이에서 재료를 사용하는 것이 수동적 열 제어 측면에서 어떻게 가치가 있는지 조사하는 것입니다.

이 연구는 Nature Sustainability 저널에 게재되었습니다.

출처: 시카고대학교