Пектин и целлюлоза могут образовать зеркало без металлического покрытия. В новой работе из них собрали многослойную плёнку: одни её слои плотные, другие наполнены мельчайшими порами. Свет отражается на границах между ними, а правильно выбранная толщина заставляет отражённые волны усиливать друг друга.
Исследователи Университета Осаки и их коллеги опубликовали работу в Advanced Materials. На странице журнала указана дата первой публикации 3 ноября; университет рассказал о результате 4 ноября. Главное здесь — способ получить оптический контраст из двух растительных материалов, которые без специальной обработки отражали бы свет гораздо слабее.
Воздух становится частью оптики
Пектин знаком по растительным клеточным стенкам и пищевым гелям. Целлюлоза образует прочные волокна. В опыте слои пектина чередовали со слоями очень тонких целлюлозных волокон. После обмена растворителя и высушивания целлюлозный слой сохранил поры, тогда как пектиновый остался более плотным.
Свет проходит через эти среды по-разному. На каждой границе небольшая его часть отражается; когда путь через слои согласован с длиной волны, отдельные отражения складываются. Это принцип многослойного, или брэгговского, отражателя. Толщина слоёв определяет, какие цвета или участки инфракрасного диапазона он отражает лучше.
Структура из ста слоёв показала пик отражения выше 97% в видимом диапазоне. Здесь слово «пик» существенно: результат относится к определённым длинам волн, а не ко всему солнечному свету сразу. Для широкого диапазона авторы меняли толщину слоёв по глубине плёнки.
Что показало маленькое окно
Отдельную плёнку, отражающую ближний инфракрасный свет, испытали на окне модели комнаты размером 15 × 20 × 20 сантиметров. После получаса под имитатором солнечного света воздух внутри модели с обычным стеклом нагрелся с 25 до 31,1 °C. С покрытием температура достигла 27,3 °C.
Опыт показывает возможность уменьшить нагрев в этой установке. Он пока не сообщает, сколько энергии сэкономит реальное здание, как плёнка переживёт годы эксплуатации и сколько будет стоить большое покрытие. Интересный результат уже есть на уровне материала: воздушные поры позволяют растительным полимерам управлять отражением света.
Авторская условная схема EASY: чередование плотных и пористых слоёв и отражение света. Толщина увеличена; луч условный, не результат измерения.
