Ένα καλά τοποθετημένο παράθυρο μπορεί να φωτίσει ένα δωμάτιο με φυσικό φως και να προσφέρει γραφική θέα στον έξω κόσμο. Είναι επίσης πολύ αναποτελεσματικά. Τα κτίρια καταναλώνουν περίπου το 40 τοις εκατό της παραγωγής ενέργειας της κοινωνίας, και μεγάλο μέρος αυτής της ενέργειας σπαταλάται λόγω κακής μόνωσης το χειμώνα και υπερβολικής κατακράτησης θερμότητας κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού. Ακόμη και τα πιο φιλικά προς το περιβάλλον παράθυρα αναπόφευκτα προσθέτουν σε αυτήν την αποστράγγιση ενέργειας.
Δεδομένου ότι είναι απίθανο οι άνθρωποι να δεχτούν έναν κόσμο σπιτιών χωρίς παράθυρα, ποια είναι η λύση; Σύμφωνα με μια ομάδα ερευνητών στο Πανεπιστήμιο του Κολοράντο Boulder, η επιδιόρθωση μπορεί να είναι ένα νέο υλικό που μοιάζει με το περιτύλιγμα με φυσαλίδες συσκευασίας που χρησιμοποιείται σε κινούμενα κουτιά.
«Για να εμποδίσετε την ανταλλαγή θερμότητας, μπορείτε να βάλετε πολλή μόνωση στους τοίχους σας, αλλά τα παράθυρα πρέπει να είναι διαφανή», ο συν-συγγραφέας της μελέτης και φυσικός υλικών του Πανεπιστημίου του Κολοράντο Boulder Ivan Smalyukh. είπε σε δήλωση. «Η εύρεση διαφανών μονωτών είναι πραγματικά δύσκολη».
Αντί να ανακαλύψουν τα αφανή οφέλη ενός υπάρχοντος διαφανούς υλικού, ο Smalyukh και οι συνεργάτες του περιγράφουν τη δική τους εφεύρεση σε μια μελέτη που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Επιστήμη. Το Mesoporous Optically Clear Heat Insulator (MOCHI) είναι ένα τζελ σιλικόνης που λειτουργεί παρόμοια με το προστατευτικό airgel που τοποθετείται μέσα στα ρόβερ του Άρη της NASA για την προστασία των ηλεκτρονικών τους. Τόσο το MOCHI όσο και τα αερογέλη λειτουργούν με παγίδα[ing air inside a microscopic web of pores, each smaller than the width of a single human hair.
What differs between the two materials is how those air bubbles are arranged. Aerogels generally contain randomly distributed pockets that reflect light and make them opaque. However, MOCHI relies on molecules called surfactants suspended in a liquid silicone solution. Much like oil and vinegar separating, surfactants tend to group into threads, while the silicone adheres to the thread’s exteriors. From there, the team swapped out the surfactants with air, leaving behind what Smalyukh described as a “plumber’s nightmare” of microscopic pipes.
MOCHI’s volume is 90 percent air in its final form, which is what makes it so good at reflecting heat. In a gas, heat transfers as energized molecules and atoms collide with one another. However, the air bubbles in MOCHI are so tiny that they prevent gas-transfered heat.
“The molecules don’t have a chance to collide freely with each other and exchange energy. Instead, they bump into the walls of the pores,” said Smalyukh.
MOCHI is so good at blocking heat that a 5 millimeter (about 0.20 inches) thick sheet is enough to shield your palm from an open flame. And unlike aerogels, MOCHI’s microscopic structures are arranged so that they only reflect an estimated 0.2 percent of incoming light. Taken altogether, MOCHI may not only block heat. It could be used in a device that traps the heat as a sustainable energy source.
“Even when it’s a somewhat cloudy day, you could still harness a lot of energy and then use it to heat your water and your building interior,” explained Smalyukh.
While MOCHI’s ingredients are comparatively inexpensive, the manufacturing process is still time-consuming and labor intensive. That said, Smalyukh and his team hope that further research will streamline the production steps in a way that could see the transparent material make its way into everyday architectural plans.
VIA: popsci.com
