Nový metamateriál pripomína sklo, no je oveľa lepší: Dá sa použiť aj pri stavbe budov
Nový metamateriál môže nahradiť sklo a zároveň nám pomôcť ušetriť energiu, ktorú by sme inak minuli na klimatizovanie.
Výskumníci z Karlsruhe Institute of Technology predstavili polymérový materiál s jedinečnými vlastnosťami, ktoré by mohli pomôcť udržiavať interiéry budov klimatizované bez potreby dodatočnej energie. Ide o formu skla, ktoré umožňuje svetlu prejsť, no napriek tomu udržiava miestnosti chladné a dokáže sa samé čistiť, podobne ako lotosový list.
Ako vysvetľujú autori štúdie, maximalizovanie prirodzeného svetla v budovách môže pomôcť ušetriť na energiách. Momentálne používame tradičné sklo, ktoré má však niekoľko výrazných nedostatkov. Sklá sú priehľadné, čiže neposkytujú dostatočné množstvo súkromia a zároveň môžu viesť k prehrievaniu miestnosti. Existujú aj alternatívy, napríklad používanie materiálov rozptyľujúcich svetlo alebo rôzne nátery. Tie sa však zatiaľ neukázali ako praktické a efektívne riešenie.
Nový materiál v sebe kombinuje niekoľko žiadúcich vlastností a vedci veria, že v budúcnosti môže nahradiť sklo pri konštrukčných projektoch. Nový materiál sa skladá z mikroskopických pyramíd vyrobených zo silikónu. Tieto mikroskopické pyramídy merajú približne desať mikrometrov, čo je približne desatina priemeru vlasu.
Tieto štruktúry dávajú materiálu PMMM (Polymer-based Micro-Photonic Multi-Functional Metameterial) schopnosť rozptyľovať svetlo, čistiť sa a ochladzovať sa, zatiaľ čo si udržiavajú vysokú úroveň transparentnosti. Kľúčovou vlastnosťou materiálu je možnosť efektívne vyžarovať teplo cez infračervené transmisné okno zemskej atmosféry a vyžarovať teplo priamo do chladného vesmíru. Materiál PMMM dostáva teda vlastnosť pasívneho ochladzovania bez spotreby energie.
Viacero priaznivých vlastností v jednom materiáli
Výskumníci otestovali materiál ako v laboratóriu, tak aj pri realistických podmienkach vonku. Výsledky experimentov ukázali ochladenie o 6 stupňov Celzia v porovnaní s ambientnou teplotou. Popritom vedci namerali 95% transparentnosť. Pre porovnanie, tradičné sklo má bežne transparentnosť 91%. Nový materiál môže fungovať aj v skleníku, pričom v tomto prípade môže podporiť fotosyntézu. Vyššia priepustnosť svetla vedie k približne 9% vyššej efektívnosti fotosyntézy ako v prípade skleníku so sklenenou strechou.
Neprehliadni
Mikropyramídy zároveň dávajú materiálu funkciu samočistenia, podobne ako lotosový list. Voda vytvorí na materiáli kvapôčky, ktoré následne odstránia nečistoty a prach z povrchu. Táto samočistiaca funkcia prispieva k vyššej odolnosti materiálu a jeho jednoduchšej údržbe.
“Náš nový materiál má potenciál použitia v rôznych sférach. Zároveň môže prispieť k udržateľnejšej a energeticky efektívnejšej architektúre. Materiál môže optimalizovať použitie slnečného svetla v interiéroch, poskytnúť pasívne chladenie a znížiť závislosť na klimatizácií. Naše riešenie je zároveň škálovateľné a môžeme ho plynulo integrovať do plánov pre environmentálne priateľské budovy,” tvrdí Gan Huang, jeden z autorov štúdie.
Výskumníci momentálne optimalizujú materiál a pokúsia sa do čo najväčšej miery vylepšiť jeho vlastnosti. Potom už ostáva len nájsť spôsob, ako materiál dostať na trh. Nový materiál PMMM by mohol výrazným spôsobom prispieť k zelenšej budúcnosti pre planétu.
