Термохромный перовскит — это новый материал с переключателем цвета, используемый в энергосберегающих «умных» окнах. Несмотря на свой потенциал экономии энергии, термохромный перовскит страдает от плохой устойчивости к атмосферным воздействиям, подверженности воздействию воды и высокой оптической мутности, что ограничивает его практическое применение.

Чтобы преодолеть эти проблемы, исследователи из Городского университета Гонконга (CityUHK) разработали «дышащее», устойчивое к атмосферным воздействиям, маломутящее «умное» окно из перовскита, вдохновленное медицинскими масками, что способствует широкому применению «умных окон» в зеленых зданиях.

Результаты опубликованы в журнале Nature Communications в статье под названием «Умные окна из термохромного перовскита, пропускающие влагу и долговечные, основанные на маске».

«Эта конструкция оконной конструкции, вдохновленная маской, решает ключевые проблемы плохой устойчивости к погодным условиям и высокой оптической дымки, которые долгое время преследовали умные окна из термохромного перовскита», — объяснил профессор Эдвин Цо Чи-ян, доцент Школы энергетики и окружающей среды, который возглавлял исследование.

Структура, напоминающая маску, уменьшает шероховатость поверхности термохромного перовскита, улучшая морфологию его пленки. Это уменьшает рассеяние света и снижает оптическую мутность с 90% до 30%. В результате это решает проблему плохой прозрачности в «умных» окнах из термохромного перовскита, известную как эффект матового стекла.

Кроме того, структура, напоминающая маску, обеспечивает превосходные водонепроницаемые свойства «умных окон», предотвращая повреждение от капель воды , например дождя. Это также повышает безопасность и надежность, предотвращая утечку воды и загрязнение свинцом. В тестах на старение оно превзошло первоначальные окна, сохраняя оптические характеристики более месяца, что значительно улучшило устойчивость к атмосферным воздействиям.

«Самой сложной частью исследования было повышение устойчивости к погодным условиям « умных» окон из термохромного перовскита при одновременном снижении оптической дымки», — сказал профессор Цо. «Решение заключалось в создании структуры, напоминающей маску, которая контролирует взаимодействие водяного пара с перовскитом, сохраняя его способность переключать цвет и продлевая срок его службы».

Вдохновленные структурой медицинских масок, исследователи применили подход, основанный на масках. Эта инновационная конструкция включает в себя трехслойное окно с нижним слоем из термохромного перовскита, средним слоем из пергидрополисилазана (PHPS) и верхним слоем из гидрофобных наночастиц SiO₂ . Он достиг коэффициента пропускания видимого света 83% в холодном состоянии и способности солнечной модуляции 24%, эффективно решая эту двойную задачу.

Структура, напоминающая маску, повышает водонепроницаемость термохромного перовскита, позволяя наносить его непосредственно на гибкие ПЭТ-пленки без дополнительной герметизации, что снижает затраты на ремонт и способствует более широкому использованию «умных окон» в будущем.

Исследовательская группа провела моделирование потребления энергии в зданиях, которое показало, что фильмы могут сократить годовое потребление энергии в зданиях до 10%, продемонстрировав их потенциал и практичность в области энергосбережения.