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このガラスコーティングは、暑い天候や寒い天候でも家の温度に適応できます。
真冬に窓ガラスに触れたことがある人なら、窓ガラスがどれほど冷たいかがわかるでしょう。同様に、夏には南向きの窓から熱が家の中に放射され、息苦しくなる温室効果が生じます。
しかし現在、ある科学者グループはこの自然現象を利用し、その過程でエネルギーを節約しようとしている。
米国エネルギー省のデータによると、窓は家の中でエネルギー効率が最も低い部分の 1 つであり、米国だけでも窓のエネルギー消費はエネルギー使用量の約 4% を占めています。
の科学者が率いる国際研究チーム南洋理工大学、シンガポール(NTU シンガポール) は、この問題を解決する可能性のある材料を発明しました。
研究チームは、ガラス窓パネルに塗布すると、部屋の暑さや寒さに適応できる、この種では初めてのコーティングを開発しました。
自己適応ガラスはどのように機能しますか?
ウィンドウコーティングは、加熱と冷却を担う光のスペクトルを利用して機能します。夏には、このガラスが太陽熱（近赤外線）を抑制すると同時に放射冷却を促進します。
冬にはガラスが逆に熱の損失を抑え、部屋を暖かくします。
コーティング材料には電気成分は含まれておらず、二酸化バナジウムナノ粒子複合材料、ポリ（メタクリル酸メチル）（PMMA）の層、および低放射率層で構成されています。
研究チームは、実際の結果を確認するために赤外線カメラを使用した実験室テストを実施しました。
実験では、ガラスがさまざまな条件(平均室温から70℃以上)で制御された量の熱を放出できることが示され、コーティングが気象パターンの変化に反応することが証明されました。
「今日のほとんどの省エネ窓は、可視光と近赤外線の太陽光によって生じる太陽熱の増加に対処しています。しかし、研究者は長波長赤外線の放射冷却を見落とすことがよくあります」と、この研究の主任研究者である NTU 材料科学工学部 (MSE) の Long Yi 博士は言います。
「放射冷却に焦点を当てた技術革新が壁や屋根に使用されてきましたが、この機能は冬の間は望ましくないものになります。私たちのチームは、両方の波長に良好に反応できるガラスを初めて実証しました。これは、季節を通じて変化する温度に反応するために継続的に自己調整できることを意味します。」
省エネガラスはどのような気候でも機能しますか?
この材料を完全に試すために、研究グループは世界中の 7 つの異なる気候帯でテストを実施しました。
彼らはそれを発見しましたガラス温暖な気候と寒冷な気候、また異なる季節においても省エネ性能を発揮しました。
実際、全体の省エネ性能は最大 9.5%、年間 330,000kWh に相当します。これは、シンガポールの 60 世帯に 1 年間電力を供給するのに必要な推定エネルギーです。
この研究に参加した研究員のワン・シャンチェン氏は、「この結果は、暑さや寒さの季節的な温度変動に関係なく、エネルギー使用量の削減に役立つため、あらゆるタイプの気候で当社のガラスを適用することが可能であることを証明しました」と述べています。
「これにより、季節変動が少ない地域での使用が限定される傾向にある現在の省エネ枠とは、私たちの発明が区別されます。」
ガラスの科学的な構成は、さまざまな地域や市場に合わせてカスタマイズできることを意味します。
「ガラスパネルに積層された特殊なナノコンポジットコーティングの構造と組成を調整するだけでそれが可能となり、当社のイノベーションは窓に限定されず、幅広い温度調節用途に使用できる可能性があります」と Long Yi 博士は述べています。
この革新的な技術についてはシンガポールで特許が申請されているが、窓がいつ販売されるかについてはまだ発表されていない。
