Применение "умных" окон, которые меняют прозрачность в зависимости от интенсивности света и вырабатывают электроэнергию, способно снизить общее энергопотребление. Проблемой остаются пасмурные дни, когда световой поток минимален и энергии вырабатывается мало. Разработка ученых Технологического института Джорджии в Атланте позволяет справиться с этой задачей: создана технология, которая позволяет окнам менять свойства, пользуясь энергией ветра и осадков. Об этом пишет научное издание ACS Nano.
Технология основана на применении наноразмерных генераторов, которые вырабатывают ток благодаря трибоэлектрическому эффекту, считавшемуся до недавнего времени малоэффективным. Его суть – возникновение статического электричества на границе раздела двух сред.
Два слоя наноразмерных генераторов располагаются на поверхности стекла. Первый слой создает статическое электричество во время дождя*. Капля за время полета из облака накапливает положительный статический разряд на границе воздух/вода. За счет того, что стекло покрыто полидиметилсилоксаном, изготовленного из отрицательно заряженного силиконового материала, капля, обладающая положительным зарядом, попадает на "отрицательное" стекло и генерирует ток.
Второй слой генераторов собирает энергию ветра – его технология подразумевает использование наноскопических витых пружин, которые сжимаются под действием давления ветра и преобразует кинетическую энергию в электрическую.
По словам Чжун Вана, одного из разработчиков технологии, один квадратный метр площади такого стекла может "забрать" из ветра и дождя* до 130 милливатт, что хватает для работы кардиостимулятора или смартфона в режиме выключенного экрана.
Учитывая, что панорамное остекление многих офисных зданий, небоскребов и торговых центров может составлять до сотен тысяч кв. метров, технология имеет будущее и может применяться даже в домашних условиях.
Для решения коммерческих задач ученым предстоит решить проблему сохранения накопленной энергии. Такая технология есть, и подразумевает использование прозрачных суперконденсаторов, способных встраиваться в тонкопленочные прозрачные устройства. Специалисты планируют и дальше продолжать работу над увеличением эффективности наноразмерных генераторов.
