Исследователь из Университета Турку Сачин Кочрекар разработал многофункциональные полимерные пленки на основе порфиринов, которые способны одновременно изменять цвет и накапливать электрический заряд. Эти соединения, аналогичные тем, что содержатся в хлорофилле или гемоглобине, были выбраны из-за их естественной способности эффективно переносить электроны. Использование таких материалов теоретически позволяет создавать оконные системы, которые становятся темнее под интенсивным солнечным светом, автоматически снижая температуру в помещении и параллельно аккумулируя энергию для дальнейшего использования в энергоэффективных сетях здания.
Технология предусматривает использование двух методов синтеза, где порфирины сочетаются с электропроводящими соединениями или соединяются с помощью молекулярных мостиков. В результате получают полимерные мембраны, чья эффективность напрямую зависит от выбранного способа изготовления. Исследователи изменили центральный компонент молекулярной структуры, добавив никель, цинк или оставив рамку безметалловой. Эти структурные модификации привели к существенным различиям в визуальных характеристиках, поскольку никельсодержащая пленка способна изменяться между тремя цветовыми состояниями, тогда как другие варианты ограничены лишь двумя.
Изменение цвета материалов происходит достаточно оперативно, в пределах двух секунд, при этом они сохраняют заданный оттенок даже после отключения подачи электроэнергии. Испытания в формате электрохромных суперконденсаторов с использованием водных электролитов показали, что пленки способны выдерживать тысячи циклов зарядки и разрядки без критической потери производительности. Применение водных сред считается более безопасным и экологичным вариантом по сравнению с распространенными ныне промышленными электролитами, однако реальная эффективность таких систем в масштабах больших стеклянных фасадов остается дискуссионной темой.
Хотя результаты лабораторных тестов выглядят интересно, разработка находится лишь на начальной стадии исследования материалов. По словам Сачина Кочрекара, низкая стоимость исходных компонентов и легкость контроля свойств пленок позволяют рассматривать их как базу для гибкой электроники, умной одежды и сенсорных технологий. Тем не менее путь от успешного эксперимента в университетской лаборатории до установки таких окон в жилых или коммерческих зданиях требует значительного объема дополнительных инженерных исследований и оптимизации процессов производства больших поверхностей.
На данный момент не существует подтверждений стабильности работы этих пленок в реальных климатических условиях в течение длительного периода времени. Потенциальные пользователи должны понимать, что технология не готова к появлению на рынке в ближайшие годы. Любые заявления о быстрой замене обычного стекла на такие накопительные системы на данный момент являются лишь теоретическими моделями. Необходимо провести дополнительные проверки на долговечность под воздействием ультрафиолетового излучения, перепадов температур и физического износа, прежде чем такая инновация сможет конкурировать с существующими методами теплоизоляции домов.
