قام فريق دولي بقيادة علماء من جامعة NTU في سنغافورة بتطوير مادة زجاجية موفرة للطاقة “ذاتية التكيف” يمكنها تسخين أو تبريد الغرف بشكل فعال في مناطق مناخية مختلفة في العالم، مما يساعد على تقليل استخدام الطاقة.
يعتبر الزجاج الأول من نوعه يستجيب تلقائيًا لدرجات الحرارة المتغيرة عن طريق التبديل بين التدفئة والتبريد. تم تطويره باستخدام طبقات من مركب جسيمات ثاني أكسيد الفاناديوم النانوية، وبولي (ميثيل ميثاكريلات) (PMMA)، وطلاء منخفض الانبعاثات لتشكيل هيكل فريد يمكنه تعديل التسخين والتبريد في وقت واحد.
خلال فصل الصيف، يمنع الزجاج التسخين الشمسي (الضوء القريب من الأشعة تحت الحمراء) مع تعزيز التبريد الإشعاعي (الأشعة تحت الحمراء ذات الموجة الطويلة) – وهي ظاهرة طبيعية حيث تنبعث الحرارة عبر الأسطح نحو الكون البارد – لتبريد الغرفة. وفي الشتاء يفعل العكس لتدفئة الغرفة.
ولا يحتوي الزجاج الموفر للطاقة على أي مكون كهربائي ويعمل من خلال استغلال أطياف الضوء المسؤولة عن التدفئة والتبريد. يعتقد فريق NTU أن ابتكارهم يوفر طريقة ملائمة للحفاظ على الطاقة في المباني لأنه لا يعتمد على أي مكونات متحركة أو آليات كهربائية أو حجب وجهات النظر لتعمل.
وفي الاختبارات المعملية، سمح الزجاج بانبعاث كمية محددة من الحرارة في ظروف مختلفة (درجة حرارة الغرفة – أعلى من 70 درجة مئوية)، مما يثبت قدرته على التفاعل ديناميكيًا مع الظروف الجوية المتغيرة. وجد الفريق أن الزجاج الذي طوروه أظهر توفيرًا في الطاقة في كل من المواسم الدافئة والباردة، مع أداء إجمالي لتوفير الطاقة يصل إلى 9.5% مقارنة بالزجاج منخفض الانبعاثات المتوفر تجاريًا في مبنى مكتبي متوسط الحجم.
“تثبت النتائج جدوى استخدام زجاجنا في جميع أنواع المناخات لأنه قادر على المساعدة في خفض استخدام الطاقة بغض النظر عن تقلبات درجات الحرارة الموسمية الساخنة والباردة. وقال وانغ شانتشنغ، المؤلف الأول للدراسة: “إن هذا يميز اختراعنا عن النوافذ الموفرة للطاقة الحالية، والتي تميل إلى أن تجد استخدامًا محدودًا في المناطق ذات التغيرات الموسمية الأقل”.
تم تقديم براءة اختراع في سنغافورة لهذا الابتكار. وكخطوات تالية، يهدف فريق البحث إلى تحقيق أداء أعلى في توفير الطاقة من خلال العمل على تصميم طلاء مركب النانو.
