テネシー大学工学部教授のスタートアップが太陽光発電の製造に連邦政府の資金提供を受ける

完璧な窓: それが ECE 教授の目標ですナジル・ケラニスタートアップ企業 3E Nano Inc. とその協力者たち

その完璧な窓の 1 つの側面は、住宅や商業用の窓の熱保護を 2 倍以上にできるナノ薄膜の窓コーティングです。 この技術は、2月下旬に発表されたカナダ持続可能な開発技術からの500万ドルの連邦資金のおかげもあり、現在商業化に向かっている。

2015 年に 3E Nano を共同設立したケラニ氏は、「窓は建物の中でエネルギーの最も弱い部分です。冬の間は熱が逃げ、夏の間は涼しく換気された空間に熱が入ることを考えてください。」と述べています。

「熱流に対する窓の抵抗は、建物への熱の流入または建物からの熱の流出を防ぐ能力である R 値によって測定されます。 現在、3E Nano Windows は、プロトタイプおよびプレアルファ展開において、R8 以上と評価されています。 これは、R 値が単一ペインの R1 から二重ペインの R3 までの範囲にある平均的な窓と比べて顕著です。」

3E Nano はどのようにしてこの画期的な進歩を達成できたのでしょうか? 最も単純な構成では、3E ナノ コーティングは、2 つのサファイアのようなナノ薄膜の間に挟まれたナノ薄金属膜で構成されています。 この誘電体 - 金属 - 誘電体の 3 層スタックは、特定の波長の光に対しては不透明ですが、他の波長に対しては不透明ではありません。 その結果、コーティングは、太陽スペクトルの 3 つの部分 (可視光、近周波赤外線、中周波赤外線) にわたって建物に出入りする光の流れを制御できます。

太陽の総エネルギーのほぼ半分を占める近赤外線と中赤外線の両方が反射されます。 これにより、太陽の熱が屋内に侵入するのを防ぎますが、建物内の室内熱（つまり中赤外線）が窓から逃げるのも防ぎ、低放射率を実現します。 同時に、自然の可視光が窓から室内に入るようになり、人工的な室内照明の必要性が減ります。

ケラニ氏は、3E Nano のコーティングが主流の製品になる準備が整っていると信じています。 同氏は、3E Nano チームの業界での経験が研究の重要な軸になったと信じています。

「地球上に豊富に存在するアルミニウムと窒素を組み合わせると、光学的および構造的特性においてサファイアに似たコーティング材料が得られます」と彼は言います。 「サファイアに似た構造の安定性と多機能性は、低コストの大量生産に適しています。」

本質的に、コーティングはナノレベルの薄さでありながら強力な一次元構造です。 これは、真空システム内のアルミニウムターゲットにアルゴン原子を投げ込み、ビリヤードボールのようにアルミニウム原子を軽量ポリマー基板に叩き込むプロセスであるスパッタ堆積によって適用されます。

窒素ガスを加えた後の化学反応により、厚さわずか数十ナノメートル（髪の毛の太さの約1000分の1）の無色のサファイアのような膜が形成されます。 これをナノ薄銀層と適切に組み合わせることで、光学的および電気的特性を調整できる堅牢なコーティングが得られます。

ケラニ氏と彼のチームは、メタマテリアル構造から建物内の理想的な温度と採光を維持する動的システムに至るまで、統合された機能として完璧な窓の他の側面を構想しています。

「私たちは研究室で、低放射性と太陽光制御特性を維持しながら、通信に重要なギガヘルツ範囲で高い透明性を備えたメタマテリアルを作成しました。これは、ほとんど目に見えない六角形のハニカムパターンで自然からインスピレーションを得たものです」とケラニ氏は言います。

「ケラニ教授は拡張性を維持できる持続可能性ソリューションに注目しています」とECE議長教授は語るディーパ・クンドゥル 。 「彼のスタートアップ 3E Nano は、業界がどのように研究を形成し、方向付けることができるかを示す輝かしい例であり、彼は 3E Nano にグリーン市場にプラスの影響を与えるあらゆるチャンスを与えてきました。」

Kundur 氏はまた、T 大学が最近世界的なイノベーションでトップ 10 の研究機関に選ばれたのは、ケラニのような研究者のおかげだとも指摘しています。