Физики из Университета Колорадо в Боулдере разработали прозрачный изоляционный материал, который может решить одну из главных проблем энергоэффективности зданий — потерю тепла через окна — не ухудшая видимость.Материал под названием MOCHI (мезопористый оптически прозрачный теплоизолятор) пропускает более 99% видимого света, при этом проводя тепло хуже, чем неподвижный воздух, согласно исследованию, опубликованному 11 декабря в журнале Science. Здания по всему миру потребляют около 40% всей производимой энергии, причем окна ответственны почти за половину потерь тепла и холода, несмотря на то что занимают лишь небольшую часть внешних поверхностей.
Продвижение за пределы "замороженного дыма"
MOCHI представляет собой отход от существующих аэрогелевых изоляторов, которые NASA использует в марсоходах, но которые выглядят мутными из-за случайно распределённых пузырьков воздуха — что принесло им прозвище «замороженный дым». Новый материал достигает прозрачности благодаря точно контролируемым сетям полисилоксановых нанотрубок, все со структурными элементами менее 50 нанометров.
«Молекулы не имеют возможности свободно сталкиваться друг с другом и обмениваться энергией», — сказал Иван Смалюх, профессор физики в Университете Колорадо в Боулдере и старший автор исследования. «Вместо этого они ударяются о стенки пор».
Теплопроводность материала составляет приблизительно 10 милливатт на кельвин на метр, что делает его достаточно эффективным, чтобы лист толщиной 5 миллиметров позволял кому-то держать пламя на ладони. Изолятор более чем на 90% состоит из воздуха по объёму и отражает только около 0,2% входящего света.
Производство и будущие применения
Исследователи создают MOCHI, смешивая поверхностно-активные вещества с жидким раствором, содержащим частицы кремния. Поверхностно-активные вещества образуют нитевидные структуры, молекулы кремния прикрепляются к этим нитям, и с помощью сверхкритической сушки команда заменяет поверхностно-активные вещества и растворители воздухом. Результатом являются гибкие плёнки размером в квадратный метр и плиты толщиной в несколько сантиметров.
Материал может позволить создавать стеклопакеты со стеновой изоляцией, модернизировать окна и устройства, которые улавливают солнечное тепло для устойчивого производства энергии. «Даже когда день несколько облачный, вы всё равно можете использовать много энергии, а затем применить её для обогрева воды и внутренних помещений здания», — сказал Смалюх.
Исследователи признают, что текущее производство остаётся трудоёмким и ограничено лабораторными условиями. Однако они отмечают, что MOCHI использует относительно недорогие ингредиенты, и считают, что производственный процесс может быть оптимизирован для коммерческого производства. Эта разработка появляется в то время, когда, по прогнозам, рынок аэрогелевой изоляции вырастет с $1,4 млрд в 2025 году до $3,7 млрд к 2035 году, что обусловлено растущим спросом на энергоэффективные строительные материалы.
Комментариев нет:
Отправить комментарий