暑い夏、窓はしばしば愛憎の関係にあります。窓は室内に明るい自然光と広い眺めをもたらしますが、同時に熱の侵入の主な経路にもなります。遮光カーテンやダークフィルムなどの従来の断熱方法は熱波をブロックできますが、室内の照明や窓の外の美しい景色は必然的に犠牲になります。しかし、このジレンマは間もなく過去のものになるかもしれません。

ノートルダム大学の研究チームは最近、画期的な成果を発表しました。彼らは、量子コンピューティングと機械学習技術を使用して、ガラスの透明度を保ちながら熱を発生する紫外線と赤外線を効果的にブロックできる新しいタイプの透明な窓用コーティングの開発に成功し、それによって室内温度を大幅に下げることができました。

この研究の中心には、透明放射冷却 (TRC) と呼ばれるテクノロジーがあります。このプロジェクトのリーダーでノートルダム大学エネルギー研究教授のテンフェイ・ルオ氏は、通常のガラス窓では太陽光に含まれる熱放射が室内に侵入し、空調負荷の急激な増加を引き起こすと説明した。この問題を解決するために、研究チームは従来の試行錯誤手法を使用せず、量子コンピューティング支援機械学習モデルを革新的に導入しました。この強力なコンピューティングツールを使用して、非常に短時間で無数の材料の組み合わせから最適なソリューションを選別し、シリカ、酸化アルミニウム、酸化チタンなどの一般的な材料で構成される極薄の多層構造を設計し、その表面をコンタクトレンズで一般的に使用されるポリマーの層（PDMS）で覆いました。

新しいコーティングはハイテクな「建築サングラス」のように機能しますが、通常のサングラスよりもスマートです。可視光を選択的に透過させることができ、十分な室内光と鮮明な視界を確保します。同時に、それは鏡のように機能し、太陽の熱を運ぶ紫外線や近赤外線を反射し、さらには放射冷却の原理を利用して熱を大気中を通って宇宙空間に直接「放出」することもできます。さらに注目に値するのは、最新の研究では、正午の直射日光や朝夕の斜光など、太陽がどのような角度であっても効率的な断熱性能を維持できるようにコーティング構造をさらに最適化し、これまでの同様の技術が特定の角度でしか機能しなかったという制限を克服したことです。

シミュレーションテストと実際の実験データに基づくと、この新しいウィンドウフィルムは、高温で乾燥した気候においてビルの空調冷却コストを約 31% 削減することが期待されています。 Teng Fei教授は、このコーティングは住宅やオフィスビルのガラスカーテンウォールに適しているだけでなく、将来的には自動車の窓にも適用されることが期待されており、これは電気自動車の航続距離を向上させるために特に重要であると述べた。この技術がさらに成熟し、大規模に生産されるようになると、将来的にはグリーンビルディングや省エネ、排出削減の分野のキーテクノロジーとなることが期待されており、高い電気代や灼熱の室温を気にせずに太陽の光と美しい景色を楽しむことができるようになります。

/ScitechDaily から編集