Нові прозорі утеплювачі для вікон і будівель
Вчені з Університету Колорадо в Боулдері розробили новий тонкий матеріал, який може значно підвищити енергоефективність будівель. Він практично непомітний на вікні, але добре зберігає тепло і знижує енерговитрати. Новий матеріал отримав назву Mesoporous Optically Transparent Thermal Insulator (MOCHI).
Подробиці розробки пишуть в журналі Science.
В інституті пояснюють: будівлі споживають величезну кількість енергії – у США комерційні будівлі використовують понад 40% виробленої електроенергії. Тому важливі будь-які рішення, які зменшують втрати тепла.
Матеріал MOCHI доступний у вигляді великих блоків або тонких листів, які легко приклеюються до внутрішньої сторони вікна. Він практично повністю прозорий і має тривалий термін служби.
«Незалежно від температури на вулиці, ми хочемо, щоб люди в приміщенні почувалися комфортно і не витрачали енергію», — заявив 11 грудня Іван Смалюк, співавтор розробки та професор фізики Каліфорнійського університету в Боулдері.
Дослідники порівнюють MOCHI із «сучасною пухирчастою плівкою». Матеріал складається з силіконового гелю, більш ніж на 90% наповненого повітрям. Всередині дуже маленькі пори, набагато тонше людської волосини. Саме ці мікроскопічні бульбашки повітря блокують тепло.
Лист товщиною 5 мм настільки добре зберігає тепло, що ви навіть можете тримати полум’я в руці, не обпікаючись.
MOCHI є вдосконаленою версією аерогелів, які NASA давно використовує для ізоляції марсоходів. Однак звичайні аерогелі мають легку «туманність» через хаотичні пори і не підходять для вікон. Команда Смалюка розробила інший спосіб виробництва, який робить матеріал прозорим.
Створення СЕЧІ починається зі змішування спеціальних молекул, які називаються ПАР. Вони збираються в тонкі нитки, подібно до того, як масло відокремлюється від оцту. На зовнішній частині цих ниток «сидять» молекули силікону. Потім поверхнево-активні речовини видаляються та замінюються повітрям, створюючи мережу невеликих повітряних каналів.
У звичайних матеріалах тепло передається, як гра в більярд: молекули стикаються одна з одною і поширюють енергію. У MOCHI молекулам газу мало місця для зіткнення — вони відбиваються від стінок пор, тому тепло не може поширюватися далі. Матеріал пропускає більше 99% світла і відбиває лише 0,2%, тому вид з вікна залишається чистим.
До цих пір СЕЧА виготовляється в лабораторії у вигляді маленьких тонких листів і не продається. Але розробники вважають, що застосувань може бути набагато більше, ніж просто віконне покриття.
Інженери планують створити пристрої, які будуть «збирати» сонячне тепло за допомогою MOCHI і використовувати його для нагрівання води або внутрішніх приміщень — навіть у похмурі дні.
«Навіть коли не дуже сонячно, ви можете отримати багато енергії та використовувати її для опалення води чи будівлі», — пояснює Смалюк.
Хоча виготовлення MOCHI потребує часу, дослідники вважають, що процес можна спростити, особливо тому, що матеріали недорогі.
Новий інноваційний утеплювач може допомогти як приватним будинкам, які втрачають тепло взимку, так і хмарочосам, які перегріваються влітку. Ця технологія може стати основою для майбутніх енергоефективних вікон.
