Обычные окна не позволяют влиять на то, сколько света и тепла поступает в комнату — для этого нужны дополнительные приспособления, такие как шторы и жалюзи. Причина в том, что они состоят из двух стеклопакетов, между которыми находится воздушная прослойка, и оба эти материала (если можно так назвать воздух) являются твердыми.

Но что если заполнить прослойку не воздухом, а водой? Эта идея лежит в основе «жидких окон», которые позволяют контролировать интенсивность, цвет и направление солнечных лучей с помощью жидкостей и насосной системы.
Исследователи из Университета Торонто создали прототип окна площадью около 1 кв. м, состоящий из двух стеклопакетов, между которыми — три слоя каналов. Каждый из них содержит жидкости с разными оптическими свойствами, такие как вода, масло и спирт, которые можно закачивать и откачивать.

Такая система позволяет «настраивать» пропускание солнечного света — как его количество, так и распределение внутри помещения. На основе компьютерного моделирования команда выяснила, что это экономит на 40% больше энергии, чем «умные» окна, использующие токсичные полупроводниковые материалы, такие как оксид индия-олова.
Сейчас концепция находится на ранней стадии, но исследователи считают, что технология может быть запущена в течение пяти лет.

Как это работает
Система позволяет управлять разными параметрами по отдельности

Количество света: нужно ввести определенный объем технического углерода (представляет собой порошок черного цвета) в воду или спирт — это затемнит окно, не снижая его прозрачность.
Количество тепла: можно использовать специальные пигменты, которые поглощают инфракрасное тепло, не давая ему проникать в помещение.
Направление света: можно задействовать наночастицы разного диаметра, которые могут рассеивать свет так, чтобы он попадал в дальнюю часть комнаты.

В текущем прототипе исследователи перекачивали жидкости вручную. Однако в дальнейшем систему можно оптимизировать так, чтобы она ориентировалась на погодные условия.
Бенджамин Хаттон, профессор материаловедения и инженерии в Университете Торонто и соавтор исследования, утверждает, что самый эффективный вариант — когда окна общаются друг с другом, а само здание обучается с учетом солнечной активности и времен года
Жидкие окна могут служить и элементом декора: если использовать красящие пигменты, то помещение превратится в калейдоскоп. Каналы не будут видны невооруженным глазом, и потребуется лишь «активировать» каждый слой в зависимости от желаемого эффекта. По словам главного автора исследования Рафаэля Кея, окна не будут искажать вид с улицы, поскольку будут заполнены жидкостью с таким же показателем преломления, как у стекла.
Стоит отметить, что система не заменит обычные окна, а будет прикрепляться к их внутренней стороне. Ее дополнит небольшое насосное устройство, которое еще предстоит разработать.
Идея для окон позаимствована у природы: команда вдохновилась кальмарами, которые могут управлять светоотражающими свойствами своей кожи.