С изменениями климата и глобальным потеплением, охлаждение зданий становится важной задачей для многих стран, особенно в регионах с жарким климатом. Традиционные методы охлаждения, такие как кондиционеры, требуют большого количества энергии, что повышает потребление ресурсов и углеродный след. Однако учёные из Сингапура нашли альтернативу. Они разработали инновационные плитки, которые, вдохновленные структурой кожи слона, могут значительно улучшить охлаждение зданий, не требуя внешних источников энергии. Эти плитки, помимо своей эффективности, являются экологически чистым и устойчивым решением, которое может стать революцией в строительной отрасли.
Вдохновение из природы: структура кожи слона
Учёные из Технологического университета Наньян (NTU) в Сингапуре черпали вдохновение в природе, в частности в кожном покрове слона. Кожа этих животных имеет уникальные свойства: несмотря на жаркий и влажный климат, слоны не имеют потовых желез, но их кожа способна эффективно регулировать температуру. Это достигается благодаря многочисленным складкам на поверхности, которые увеличивают площадь, способствующую удержанию воды и её испарению. Именно этот принцип стал основой для разработки плиток, которые способны эффективно охлаждать поверхности зданий за счет увеличенной площади для охлаждения.
Материалы и процесс изготовления
Плитки изготавливаются из микелия — корней грибов, смешанных с органическими отходами, такими как бамбуковая стружка и овес. Этот материал является экологически чистым, биоразлагаемым и обладает высокой пористостью, что позволяет эффективно удерживать воду и способствовать её испарению, улучшая охлаждение. По теплопроводности такие плитки могут соперничать с традиционными изоляционными материалами, такими как стекловата или экструдированный пенополистирол. Использование органических отходов в производстве плиток также помогает снизить воздействие на окружающую среду.
Тепловые испытания плиток
В ходе лабораторных испытаний плитки с текстурой, вдохновленной кожей слона, продемонстрировали на 25% лучшую эффективность в охлаждении по сравнению с обычными плоскими плитками. Кроме того, эти плитки показали на 2% лучшее сопротивление к нагреванию. Однако настоящим прорывом стали испытания в условиях дождя: благодаря гидрофобной поверхности, плитки удерживали капли воды, что усиливало процесс испарения и улучшало охлаждение. В условиях влажности плитки продемонстрировали до 70% большую эффективность в охлаждении по сравнению с обычными плитками, что делает их особенно перспективными для использования в жарких и влажных регионах.
Применение и преимущества
Основное применение этих плиток — внешняя отделка зданий. Они могут использоваться для покрытия фасадов и кровель, обеспечивая пассивное охлаждение без дополнительного потребления энергии. Это особенно важно в странах с жарким климатом, где стоимость электроэнергии для работы кондиционеров может быть высокой. Плитки также могут быть использованы в городских районах с высокими температурами, помогая снизить эффект «тепловых островов». Преимущества такого решения включают снижение потребности в кондиционерах, экономию энергии, улучшение комфортных условий в здании и уменьшение углеродного следа.
Проблемы и перспективы для масштабирования
Основным вызовом для использования этих плиток в широком масштабе является процесс производства. Микелий, используемый в качестве материала, требует около месяца для роста, что ограничивает возможности для массового производства. Однако учёные из NTU уже сотрудничают с компанией Mykílio, чтобы повысить скорость производства и улучшить качество плиток. Также исследуется возможность использования различных видов грибов для улучшения прочности и долговечности материала, что могло бы сделать плитки ещё более подходящими для использования в разных климатических условиях.
Будущее технологии
Если учёным удастся решить проблему с производственной масштабируемостью, такие плитки могут стать стандартом для экологической архитектуры в будущем. Их использование может значительно снизить зависимость от традиционных систем кондиционирования, что принесет пользу как для экономики, так и для окружающей среды. В то же время, плитки из микелия и других природных материалов открывают новые горизонты в производстве устойчивых и эффективных строительных решений.