ИИ и квантов компютър помогнаха за създаването на енергоефективно покритие за прозорци

Изследователи от Университета в Нотр Дам са създали енергоефективно покритие за обикновени прозоречни стъкла. То блокира инфрачервената и ултравиолетовата светлина и напълно пропуска видимата светлина.

С такова покритие на прозореца стаята ще бъде светла и прохладна, което е важно за страните с горещ климат, където охлаждането на помещенията изисква огромни разходи за енергия.

Изненадващо или не толкова, за създаването на филтъра са помогнали изкуствен интелект и квантовите изчисления. Според учените те са създали първия в индустрията широкоъгълен спектрален филтър. По този начин се постига селективност на лентите, което им е позволило да запазят максималната светлина в оптичния диапазон. Както и да изключат ултравиолетовата и топлопренасящата инфрачервена светлина в близкия диапазон на тези вълни. Освен това за първи път в индустрията е създаден слой, който пропуска и филтрира светлината еднакво добре независимо от ъгъла на падане на слънчевите лъчи. С други думи: сутрин, следобед и вечер.

Основното търсене на необходимите оптични материали е извършено с помощта на интерактивно машинно обучение и с помощта на квантов компютър. По-специално, беше използвано така нареченото „квантово отгряване“ или намиране на оптимални стойности за набор от много параметри.

Квантовите алгоритми и изкуственият интелект стесниха избора на базови материали с необходимите оптични селективни характеристики до силициев диоксид, алуминиев оксид и титан. За отразяване на инфрачервеното лъчение върху трите слоя върху стъклото е добавен полимер от силициев диоксид. Той също така увеличава здравината на покритието. Експериментите показват, че предложеният слой намалява стайната температура с 5,4-7,2 °C, като същевременно запазва прозрачността си. Охлаждащият ефект на слоя се запазва независимо от ъгъла на пропускане на светлината отвън.

Изследователите подчертават, че в страните с горещ климат предложеният филтър за прозорци може да намали годишното потребление на енергия за охлаждане с около 97,5 MJ/m2. За средно голям дом в Съединените щати това може да доведе до спестяване на до 1/3 от потребяваната годишно електрическа енергия. Това заявяват изследователите в статията си в списание Cell Reports Physical Science.

Въпреки че все още няма информация за мащабируемостта или комерсиализацията на проекта, екипът смята, че тяхното творение може да бъде полезно и за автомобилни прозорци, стъклени покриви и други приложения, при които видимостта е основен приоритет.