Бурятские физики раскрыли секрет «памяти» умных окон

Учёные из Бурятского государственного университета нашли способ сделать «умные» окна по-настоящему экономичными. Отныне такие стёкла смогут сохранять выбранное состояние – прозрачное или матовое – без постоянного расхода электричества. Секрет кроется в особой форме микроскопических капель внутри материала.

Современные «умные» стёкла, которые применяются в архитектуре и технике, обычно требуют постоянного электропитания: есть ток – стекло остается прозрачным, нет – становится матовым. Однако существуют жидкокристаллические композиты с так называемым эффектом памяти: после воздействия электрического поля они частично сохраняют новое состояние. Это открывает путь к созданию окон и экранов, которые тратят энергию только в момент переключения.

Команда физиков из лаборатории неупорядоченных систем БГУ выяснила, почему этот эффект проявляется не всегда. Ранее считалось, что всё дело в особых искажениях – топологических дефектах, напоминающих под микроскопом четырёхлистный клевер. Но бурятские исследователи пошли дальше: смешав жидкий кристалл с поливинилацетатом (основа клея ПВА), они доказали, что красивые «клеверные» узоры – лишь внешнее проявление, а настоящая причина памяти – в геометрии самих капель.

 «Максимальный эффект достигается при строгой пропорции компонентов – 2:1. В этом случае капли жидкого кристалла становятся слегка сплюснутыми. Такая форма создаёт энергетический барьер, и системе сложнее вернуться в исходное состояние после выключения поля. Если капли круглые – эффекта нет, а если кристалла слишком много, они сливаются, и память исчезает», – пояснил заведующий лабораторией Тимур Чимытов.

Интересно, что подобные структуры изучают не только в жидких кристаллах. Схожие математические модели применяются в космологии, квантовой физике и теории фазовых переходов. В биомедицине такие материалы уже используют для создания сверхчувствительных сенсоров и исследования живых клеток. Полимерные плёнки с жидкими кристаллами становятся удобной лабораторной моделью для изучения универсальных законов природы.

Для Бурятии и всего Байкальского региона открытие особенно актуально. Энергоэффективные фасады и окна, сберегающие тепло и электричество, могут существенно снизить расходы на отопление в условиях сурового климата с длинной зимой.