Подпись к изображению: Этот материал может стать доступной альтернативой дорогостоящим нынешним «умным окнам»
Представьте, как хорошо было бы обладать возможностью регулировать прозрачность наших окон в зависимости от погоды. Это лишь одно из возможных применений формулы, которая по мнению группы ученых из Массачусетского технологического института (MIT), способна предсказать, как свет будет проходить сквозь эластичную полимерную структуру. Этот материал, по виду напоминающий каучук, который они называют полидиметилсилоксаном, в состоянии покоя довольно темный на просвет, но по мере механического растяжения он становится все более и более прозрачным. Один из исследователей Франсиско Лопес Хименес говорит, что решение о начале этого проекта было счастливой случайностью. «Мы просто играли с этим материалом, но вскоре заинтересовались способом прогнозирования его прозрачности и занялись вычислениями».
Они подготовили несколько небольших фрагментов материала для своих экспериментов, придав им нужный цвет с помощью микроскопических окрашивающих частиц.
Вот как институтский научный журнал MIT описывает процесс исследования:
На начальной стадии экспериментов, исследователи пропускали свет сквозь полимерную структуру, смешанную с окрашивающими частицами, и получали данные о количестве света, проходящем через этот материал в отсутствии какой-либо деформации. Затем они растягивали полимер в направлении, перпендикулярном потоку световых лучей и измеряли при этом как толщину слоя материала, так и световой поток, проходящий сквозь него.
Авторы сравнили результаты своих измерений с цифрами, полученными при помощи уравнения, которое они разработали на основе закона Бира-Ламберта, классической оптической теории, описывающей особенности прохождения видимого излучения через материалы с теми или иными свойствами. Группа исследователей сопоставила эту теорию с результатами своего экспериментального анализа и получила простое уравнение, которое предсказывает количество света, проходящее сквозь механически деформированную полидиметилксилоксановую (PDMS) структуру.
Лопес Хименес утверждает, что в будущем производители смогут выпускать гораздо более дешевые «умные окна», чем сегодняшние полупрозрачные экраны на органических светодиодах, разработанные некоторыми крупными компаниями. Это станет возможным благодаря расположению слоев материала один над другим. Любой производитель сможет выяснить, какое давление следует приложить с окнам, чтобы сделать их достаточно прозрачными, с помощью формулы, разработанной его группой. Он полагает, что новые «умные окна» смогут существенно сократить затраты на отопление и кондиционирование воздуха, поскольку жильцы дома или сотрудники офиса смогут контролировать количество солнечного света, проходящее через них.