Новости химической науки > Салон машины не нагреется благодаря стеклам с наночастицами

Поток солнечного света, проникающий сквозь окна машины, может создать такую температуру внутри кабины, что без кондиционирования в ней будет невозможно находиться.

Новое прозрачное покрытие для стекла, созданное с применением металлических наночастиц, за счет поглощения инфракрасного света, нагревающего окна машины, могло бы помочь сберечь энергию, используемую для сохранения салона машины прохладным.

Специалисты по материаловедению экспериментировали с несколькими типами покрытий, способных к блокировке инфракрасного света. Однако каждое из изученных к настоящему времени покрытий имеет ряд недостатков, которые препятствуют их коммерциализации. Примером таких материалов могут быть тонкие пленки оксида индия и олова [indium tin oxide (ITO)], которые прозрачны для видимого света, но в то же время поглощают инфракрасное излучение.

К сожалению, ITO-пленки также блокируют радиоволны, благодаря которым происходят телефонные звонки и поступает информация на телефон. Таким образом, такие материалы становятся непригодными для изготовления окон машин. Для пропускания радиоволн некоторые исследователи попытались разработать покрытия с наночастицами ITO, инкорпорироваными в органические полимеры. Однако, такие покрытия недостаточно прочны, чтобы выдержать истирание, производимое стеклоподъемниками машины. Покрытия на основе кремния, содержащие ITO-наночастицы, прочнее, но для их производства требуются высокие температуры.

Рисунок из ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, DOI: 10.1021/am403011t

Киёфуми Катагири (Kiyofumi Katagiri) из Университета Хиросимы в Японии совместно со своими коллегами решил разработать прочный материал на основе наночастиц, который можно было бы изготавливать при более низкой температуре. Они выдерживали наночастицы из смешанного оксида индия-олова, содержащие 10% олова в октановой кислоте. Затем исследователи суспендировали гидрофобные наночастицы в кремнийсодержащий полимер, пергидрополисилазан [perhydropolysilazane (PHPS)]. Ученые нанесли 10 слоев этой смеси на поверхность стекла и подвергли стекло воздействию паров аммиака при 50°C для прививки полимера PHPS к структуре оксида кремния. Таким образом, наночастицы ITO на поимерной подложке оказываются вкрапленными в оксид кремния.

В результате был получен материал толщиной 0,75 микрометра, который на 80% является проницаемым для видимого света и на 100% поглощает инфракрасный свет с длиной волны большей, чем 1400 нм. Покрытие на основе кремния с наночастицами ITO, созданное другой группой исследователей, было толще, его толщина составляет около 2 микрометров, и блокирует только инфракрасное излучение с длиной волны больше, чем 1600 нм.

Катагири говорит, что поглощение более широкой области инфракрасного излучения будет способствовать сохранению салона машины более прохладным. Прочность нового материала сравнима с кремниевыми пленками без наночастиц, так что такой материал смог бы выдержать повторяющиеся нагрузки, создаваемые стеклоподъемниками. Катагири говорит, что одним из ограничений его материала является высокая стоимость пергидрополисилазана.

Хиромицу Козука (Hiromitsu Kozuka), эксперт по материаловедению, говорит, что простой способ получения нового покрытия при низких температурах и атмосферном давлении мог бы сделать новый материал практически применимым для лобовых стекол машин. Вместе с тем, Козука обращает внимание на то, что хотя выдерживание маленьких кусочков стекла в парах аммиака не представляется затруднительным в лабораторных условиях, в больших масштабах могут появиться трудности для производства покрытий с воспроизводящимися строением и свойствами.

Источник: ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, DOI: 10.1021/am403011t

метки статьи: #бытовая химия, #нанотехнологии, #химическая технология, #химия полимеров