Ученые из университетов Штутгарта и Фрайбурга завершили годичные испытания проекта Solar Gate — пассивной системы регулирования потока света через окна, которая точно реагирует на изменения погоды. Эта система не требует внешнего источника энергии, а ее принцип работы был заимствован у чешуек шишек, которые приспособились к изменяющимся условиям окружающей среды.
Природный механизм шишек заключается в их способности сохранять семена при неблагоприятной погоде и высвобождать их в более теплых и сухих условиях. Эволюция обеспечила шишки чешуйками, чувствительными к влажности: они разбухают при повышении уровня влажности. Чешуйки имеют два слоя, которые расширяются в противоположных направлениях. При влажной погоде их давление закрывает камеру с семенами, а при сухой — раскрывает её, позволяя семенам быть разнесенными на большие расстояния.
Вдохновившись этим природным процессом, ученые разработали систему Solar Gate, используя 3D-печать для создания трех слоев материала. Нижний слой выполнен из целлюлозного порошка, который разбухает при воздействии влаги. Средний слой — из термопластика, устойчивого к влажности. Верхний слой сделан из биокомпозитных нитей, обеспечивающих прочность всей конструкции. Структура слоев организована таким образом, что при расширении нижний слой может двигаться только в одном направлении, что вызывает скручивание всей конструкции.
В ходе испытаний 424 элемента Solar Gate были установлены на восьми окнах с двухслойными рамами, имеющими отверстия для циркуляции воздуха. Это позволило влажности внутри окон изменяться в зависимости от погодных условий снаружи. Результаты испытаний показали, что в зимний период чешуйки системы скручивались, позволяя большему количеству света проникать в помещение, в то время как летом они оставались раскрытыми, блокируя свет и поддерживая прохладу внутри здания.