Az innovációt a Colorado Boulder Egyetem kutatói alkották meg, és a Mesoporous Optically Clear Heat Insulator (MOCHI), azaz Mezopórusos, optikailag átlátszó hőszigetelő nevet kapta. A fejlesztés komoly előrelépést jelenthet az épületekhez köthető globális energiapazarlás csökkentésében. Csak az Egyesült Államokban a kereskedelmi épületek az összes megtermelt villamos energia több mint 40 százalékát fogyasztják el – írja az Interesting Engineering.
A MOCHI egy hosszú élettartamú, szinte teljesen átlátszó anyag, amely nagy táblákban vagy vékony lapok formájában is előállítható, így könnyen alkalmazható meglévő ablakok belső felületén.
„Függetlenül attól, milyen hőmérséklet uralkodik kint, azt szeretnénk, hogy az emberek komfortosan érezzék magukat bent anélkül, hogy ehhez feleslegesen energiát pazarolnának” – mondta Ivan Smalyukh, a kutatás vezető szerzője és a CU Boulder fizika professzora december 11-én.
A fejlesztés komoly előrelépést jelenthet az épületekhez köthető globális energiapazarlás csökkentésében. (Fotó: Colorado Boulder Egyetem)
A kutatók a MOCHI szerkezetét a „buborékfólia csúcstechnológiás változatához” hasonlítják. Az anyag egy szilikongél, amely több mint 90 százalékban levegőből áll. A levegőt rendkívül apró, a hajszálnál is sokszor vékonyabb pórusok hálózata zárja magába.
Egy mindössze 5 milliméter vastag MOCHI-lap olyan hatékonyan szigetel, hogy képes megakadályozni a hő átjutását olyannyira, hogy egy nyílt lángot is biztonságosan meg lehet tartani a kézben fölötte.
A fejlesztés az úgynevezett aerogélek továbbfejlesztett változata. Ezeket az anyagokat gyakran „megfagyott füstként” emlegetik, mivel véletlenszerűen eloszló légzárványaik opálos megjelenést adnak. A NASA ilyen aerogéleket használ például a Mars-járók hőszigetelésére, ám azok átlátszósága nem megfelelő lakóépületekhez.
Smalyukh csapata ezért különös figyelmet fordított a gyártási folyamat finomhangolására, hogy az anyag megőrizze kivételes átlátszóságát.
Az innovációt a Colorado Boulder Egyetem kutatói alkották meg. (Fotó: Colorado Boulder Egyetem)
A MOCHI előállítása során a kutatók felületaktív anyagokat (tenzideket) kevernek egy folyékony oldatba. Ezek a molekulák természetes módon vékony szálakká állnak össze – hasonlóan ahhoz, ahogyan az olaj és az ecet szétválik egymástól. A szilikonmolekulák ezután rátapadnak ezekre a szálakra, létrehozva az alapstruktúrát. Később a detergensmolekulákat egy többlépcsős eljárással eltávolítják, helyüket levegő veszi át. A végeredmény egy szilikonból álló, apró levegővel telt csatornarendszer.
A hagyományos hőátadás olyan, mint egy biliárdjáték: az energiadús molekulák egymásnak ütközve adják át a hőt. A MOCHI rendkívül kicsi légzárványaiban azonban a gázmolekulák nem tudnak egymással ütközni, helyette a pórusfalakról pattannak vissza. Ez gyakorlatilag megállítja a hőáramlást.
Mindez úgy történik, hogy az anyag mindössze a beérkező fény 0,2 százalékát veri vissza, így a kilátás gyakorlatilag teljesen zavartalan marad.
A MOCHI jelenleg még laboratóriumi körülmények között, vékony lapok formájában készül, és nem érhető el kereskedelmi forgalomban. Ugyanakkor a kutatók szerint az alkalmazási lehetőségei messze túlmutatnak az egyszerű ablakbevonatokon. A mérnökök olyan rendszereket is elképzelnek, amelyek a MOCHI segítségével képesek csapdába ejteni a nap hőjét, és azt olcsó, fenntartható módon felhasználni vízmelegítésre vagy épületek fűtésére – akár borult időben is.
„Még egy kissé felhős napon is jelentős mennyiségű energiát lehetne begyűjteni, amit aztán vízmelegítésre vagy az épület belső tereinek fűtésére lehetne használni” – fogalmazott Smalyukh.
A gyártási folyamat jelenleg időigényes, de a kutatók szerint az eljárás egyszerűsíthető és felgyorsítható, különösen mivel az alapanyagok viszonylag olcsók.
Legyen szó egy télen hőt vesztő családi házról vagy egy nyáron túlmelegedő felhőkarcolóról, a MOCHI pontosan a hőveszteség egyik legkritikusabb pontját, az átlátszó felületeket célozza meg. A fejlesztés hosszú távon új korszakot nyithat az energiahatékony ablakok világában.
Kiemelt kép forrása:
Devenyi Dalma
