Godzinnik.pl Biznes Polscy naukowcy pracują nad nowymi materiałami do chłodzenia i ogrzewania budynków. Inspiracją...

Polscy naukowcy pracują nad nowymi materiałami do chłodzenia i ogrzewania budynków. Inspiracją jest budowa motyli

Data publikacji:

Zespół naukowców złożony m.in. ze specjalistów od nanomateriałów, fizyków i zoologów pracuje nad specjalnymi powłokami, które mogą umożliwić zarządzanie ciepłem w budynkach. Ich struktura ma przypominać budowę skrzydeł motyli o ekstremalnie czarnym wybarwieniu oraz niemal białych, które odpowiednio pochłaniają i odbijają światło. Innowacyjny materiał może się sprawdzić nie tylko w zrównoważonym budownictwie, lecz również przykładowo w misjach kosmicznych.

Skrzydła czarnego motyla Troides magellanus pochłaniają światło lepiej niż wiele nowoczesnych materiałów opracowanych przez człowieka – wykazują 98-proc. absorpcję światła widzialnego. Tak wysoki poziom to efekt złożonej mikro- i nanostruktury powierzchni, która działa jak naturalna pułapka na światło. Struktury te odpowiadają także za zdolność silnego odbijania światła słonecznego – w przypadku bardzo białych motyli. Dlatego są kluczowe dla regulacji temperatury ciała tych owadów.

Czytaj więcej: 5 powodów, dla których warto wybrać zegarek Apple do treningów

– Nasz projekt jest inspirowany strukturami, które występują w bardzo czarnych motylach i pająkach. To są bardzo małe struktury występujące na ich powierzchni zewnętrznej. Okazuje się, że to, że one są czarne, to nie jest kwestia pigmentu, tylko właśnie bardzo malutkich struktur. Prowadząc badania nad powłokami nanostrukturalnymi, zobaczyliśmy, że struktury, które w nich występują, są bardzo podobne do tych, które występują w naturze. Stąd wziął się pomysł na projekt – mówi agencji Newseria dr hab. Michał Borysiewicz z Centrum Materiałów Funkcjonalnych Sieci Badawczej Łukasiewicz – Instytutu Mikroelektroniki i Fotoniki (IMIF), kierujący projektem Biotherm.

Specjaliści od nanomateriałów, termoelektryki, fizycy, zoolodzy i eksperci od modelowania optycznego pracują nad nowymi, pasywnymi materiałami grzewczymi i chłodzącymi, które mogą znacząco zmniejszyć zużycie energii w budownictwie. W skład konsorcjum, obok Łukasiewicz – IMIF, wchodzą m.in. Politechnika Warszawska i Uniwersytet Jagielloński.

Próbujemy się zainspirować przyrodą, aby zrobić takie materiały, które będą użyteczne dla człowieka – wyjaśnia dr hab. Michał Borysiewicz. – Jeżeli zrobilibyśmy – co jest naszym celem – powłoki, które są bardzo czarne oraz bardzo białe, będziemy w stanie pasywnie grzać, pochłaniać ciepło oraz pasywnie chłodzić, czyli odbijać ciepło, co może znaleźć zastosowanie w powłokach stosowanych na budynkach. Realną wartością projektu będzie wytworzenie powłok, które mogą być zastosowane do zarządzania temperaturą budynków w sposób pasywny.

– Nasz materiał na słońcu nie będzie się grzał, bo będzie zaprojektowany w taki sposób, żeby odbijał światło, nie absorbował go – mówi prof. Mariusz Zdrojek z Wydziału Fizyki Politechniki Warszawskiej.

Projekt ma pozwolić lepiej zrozumieć, jak działa regulacja temperatury u owadów. W jego ramach zostaną zebrane owady o bardzo czarnych i bardzo białych skrzydłach. Następnie naukowcy opiszą ich zachowania i środowisko. Zespół planuje wytworzyć nowe materiały na drodze magnetronowego rozpylania katodowego, aby w taki sposób uzyskać struktury analogiczne do tych występujących u owadów – o takich samych właściwościach optycznych i termicznych.

Eksperci z Politechniki Warszawskiej odpowiadają w projekcie za charakteryzację nowych materiałów – będą badać pochłanianie i odbicie światła w szerokim spektrum, czyli ocenią, jak wyglądają właściwości optyczne danego materiału.

- Reklama -

– Musimy opisać parametrami fizycznymi, jak biały jest materiał biały, który chcemy zrobić, a jesteśmy w stanie to opisać bardzo dokładnie, oraz jak czarny jest materiał, który badamy. Będziemy mogli dzięki temu porównać materiały, które wytworzymy w projekcie, z tymi, które wytworzyła natura, żeby zrozumieć mechanizmy działające w tych materiałach w kontekście oddziaływania ze światłem. Dzięki temu potem poprawimy te parametry, żeby uzyskać jak najbardziej efektywny materiał – wyjaśnia prof. Mariusz Zdrojek.

Finalnie naukowcy planują opracowanie powłok, które zostaną wykorzystane do budowy modułów termoelektrycznych, a następnie przetestowane w warunkach imitujących działanie słońca.

Chcemy zbadać, czy pokrycie takiego modułu z jednej strony materiałem absorbującym ciepło, czyli bardzo czarnym, a z drugiej strony bardzo białym, odbijającym ciepło, spowoduje wytworzenie w sposób efektywny energii elektrycznej – mówi dr hab. Michał Borysiewicz.

– Pokazaliśmy fizycznymi metodami badawczymi, że dany materiał bardzo dobrze odbija światło słoneczne, widzialne, czyli robi to w bardzo podobny sposób jak skrzydła motyli, które w sposób niemalże doskonały odbijają światło – podkreśla ekspert Wydziału Fizyki Politechniki Warszawskiej.

Naukowcy podkreślają, że projekt jest na zbyt wczesnym etapie, by deklarować, co zostanie wdrożone. Widzą w nim jednak duży potencjał do zaimplementowania w codziennym życiu, m.in. w zrównoważonym budownictwie mieszkaniowym czy komercyjnym. Powłoki mogą w przyszłości pokrywać elementy budynków lub urządzeń i częściowo zastępować systemy klimatyzacyjne czy grzewcze o wysokim zużyciu energii, bez potrzeby zasilania zewnętrznego. Badacze oceniają, że zastosowanie bioinspirowanych powłok może prowadzić do istotnych oszczędności energii w budynkach, które odpowiadają za około 40 proc. całkowitego zużycia energii w Unii Europejskiej.

Wytworzone przez nas materiały bardzo czarne będziemy testować w zastosowaniach optycznych, gdzie powinny wyłapywać światło rozproszone, podnosząc wydajność detektorów, obiektywów kamer i tego typu rzeczy. Myślimy też o stosowaniach w technologii kosmicznej, gdzie materiały czarne pozwolą ogrzewać w naturalny sposób na przykład satelity, a materiały białe pozwolą odbijać światło, żeby chłodzić je przy wystawieniu bezpośrednim na słońce – wymienia dr hab. Michał Borysiewicz. – Materiały białe też mogą się przydać do ogniw słonecznych, żeby odbijać więcej światła z otoczenia i kierować je na ogniwa słoneczne, zwiększając ich sprawność.

Całkowity budżet projektu to ok. 2,2 mln zł. Jest on finansowany ze środków Narodowego Centrum Nauki w ramach konkursu NCN OPUS.

Źródło: Newseria

NAJNOWSZE INFORMACJE

Nowy budżet UE może zmienić zasady finansowania rolnictwa. O jego skuteczności zdecyduje nie tylko pula środków, ale i priorytety

Lata 2028–2034 mogą być okresem dużych zmian we wspólnej polityce rolnej. Jej kształt będzie teraz przedmiotem negocjacji między instytucjami Unii Europejskiej. Zdaniem prof....

Szekspir kontra rave w Wilanowie. Dwa oblicza imprez w zabytkowym parku

Przykład plenerowych spektakli w Wilanowie pokazuje, że odpowiednie zasady, wzajemny szacunek, kultura osobista i świadomość uczestników pozwalają organizować wydarzenia, które wzbogacają życie kulturalne miasta, jednocześnie...

Od publikacji rękopisu w internecie po 4,5 mln sprzedanych książek tylko we Francji. Self-publishing i platformy dla początkujących pisarzy zmieniają rynek wydawniczy

Jeszcze kilka lat temu główną drogą do wydania debiutanckiej powieści było wysyłanie rękopisów do dziesiątek wydawnictw i oczekiwanie na decyzję o współpracy. Dziś self-publishing i platformy...

Wykształcenie wyższe i doświadczenie zawodowe coraz słabiej przekładają się na zarobki. Wpływają na to demografia i technologia

Dyplom szkoły wyższej i staż pracy dają mniejszą przewagę płacową niż 20 lat temu – wynika z analizy badaczek z Uniwersytetu Łódzkiego. Na ten spadek wpływ...

Polska zyskała największy tunel aerodynamiczny w regionie. Nowa infrastruktura badawcza przyspieszy projekty kosmiczne i lotnicze

Na warszawskim Okęciu oddano do użytku tunel aerodynamiczny T-3 Sieci Badawczej Łukasiewicz, największy tego typu obiekt w Polsce i Europie Środkowo-Wschodniej. Jego modernizacja o wartości 105...

Co to jest format HEIC? Historia, iPhone, Android i konwersja HEIC na JPG

Format HEIC to domyślny format zdjęć w iPhone. Wyjaśniamy, skąd się wziął, czy Android go obsługuje i jak zamienić HEIC na JPG online.

Europejska motoryzacja pod presją. Konkurencyjność sektora słabnie w starciu z Chinami i nadmiernymi regulacjami

Europejski przemysł motoryzacyjny traci konkurencyjność pod wpływem m.in. wysokich cen energii i kosztów transformacji technologicznej, a także w starciu z coraz silniejszą pozycją chińskich producentów. Polscy...

Równowaga mikrobioty jelitowej u dzieci buduje zdrowie w przyszłości. Naukowcy badają znaczenie biotyków

Zaburzenia mikrobioty jelitowej mogą się wiązać z wieloma problemami zdrowotnymi. Jej skład ma znaczenie dla układu odpornościowego, metabolizmu, a nawet zdrowia psychicznego. Naukowcy przypominają, że duże...

Polska zmaga się z niedoborem wody. Rowy melioracyjne mogą pomóc w jej zatrzymywaniu

Polska należy do krajów europejskich o ograniczonych zasobach wody, a coraz częstsze okresy suszy dodatkowo pogłębiają problemy rolnictwa. Eksperci wskazują, że jednym ze sposobów...

W Polsce brakuje mieszkań wspomaganych dla osób z niepełnosprawnościami. Resort pracy zapowiada zmiany

Według danych Ministerstwa Rodziny, Pracy i Polityki Społecznej w Polsce działa ponad 1,1 tys. mieszkań wspomaganych prowadzonych przez samorządy lub na ich zlecenie. Zdaniem ekspertów to...

Kurs językowy we Francji i pływanie w Bałtyku. Dla Magdaleny Adamowicz wakacje to czas na wypoczynek i rozwój osobisty

Europosłanka Koalicji Obywatelskiej zaznacza, że atrakcyjną alternatywą dla zagranicznych kierunków jest dla niej polskie wybrzeże oraz Kaszuby. Jeśli tylko lato jest gorące i słoneczne, w tych miejscach można...

Zaostrzenie polityki migracyjnej w UE. Europejski Nakaz Powrotu i centra deportacyjne w krajach trzecich

Unia Europejska chce zwiększyć skuteczność powrotów osób, które nielegalnie przebywają na jej terytorium. Nowe przepisy, które czekają na formalne zatwierdzenie, mają usprawnić organizację powrotów,...

O TYM SIĘ MÓWI

Nowy budżet UE może zmienić zasady finansowania rolnictwa. O jego skuteczności zdecyduje nie tylko pula środków, ale i priorytety

Lata 2028–2034 mogą być okresem dużych zmian we wspólnej polityce rolnej. Jej kształt będzie teraz przedmiotem negocjacji między instytucjami Unii Europejskiej. Zdaniem prof....

Szekspir kontra rave w Wilanowie. Dwa oblicza imprez w zabytkowym parku

Przykład plenerowych spektakli w Wilanowie pokazuje, że odpowiednie zasady, wzajemny szacunek, kultura osobista i świadomość uczestników pozwalają organizować wydarzenia, które wzbogacają życie kulturalne miasta, jednocześnie...

Od publikacji rękopisu w internecie po 4,5 mln sprzedanych książek tylko we Francji. Self-publishing i platformy dla początkujących pisarzy zmieniają rynek wydawniczy

Jeszcze kilka lat temu główną drogą do wydania debiutanckiej powieści było wysyłanie rękopisów do dziesiątek wydawnictw i oczekiwanie na decyzję o współpracy. Dziś self-publishing i platformy...