Инновационная разработка ученых воспроизводит механизм охлаждения кожи слонов и планируется к использованию при проектировании городов будущего.
Исследователи из Университета Пенсильвании и Сиракузского университета создали цементную плитку, вдохновленную кожей африканского слона. Этот материал имеет возможность естественно охлаждать здания, улавливая воду в искусственных трещинах и медленно испаряясь для отведения тепла. Разработка направлена на снижение затрат на кондиционирование без использования электроэнергии, сообщает Tech Xplore.
Исследователи черпали вдохновение из биологии гигантов саванны. В отличие от людей, слоны не могут потеть через железы по всему телу. Их морщинистая кожа удерживает воду, которая затем постепенно испаряется, обеспечивая продолжительное охлаждение. Перенесенный в архитектуру, этот принцип стал основой для создания цементного композита, который специально трескается при высыхании, формируя предсказуемую сеть каналов.
«В традиционном строительстве трещины указывают на ослабление материала. Однако благодаря инженерным решениям мы создали сети мелких каналов, которые функционируют как капилляры, притягивая воду к поверхности», — отмечает Шу Ян, специалист по материаловедению из Пенсильванского университета.
Процесс создания начинается с смешивания стандартного портландцемента и диатомовой земли, изготовленной из окаменелых водорослей. По мере высыхания смесь сжимается вдоль заданных линий, формируя решетку трещин. Микроскопические поры внутри материала действуют как резервуары, а трещины перераспределяют влагу. Когда вода попадает на поверхность, она впитывается за миллисекунды и распределяется по сотообразной структуре даже против силы тяжести.
Эффективность технологии была подтверждена в ходе экспериментов. Под воздействием инфракрасного нагрева и периодического полива температура под новыми плитками оставалась стабильной на уровне 32 °C. Для сравнения: обычная штукатурка нагревалась до 52 °C, а потрескавшаяся коммерческая штукатурка — до 42 °C.
По словам профессора Дорит Авив из Института Вейцмана, такой пассивный фасад может снизить температуру поверхности здания на 6-11 °C. Это особенно актуально, учитывая, что здания потребляют около 40% первичной энергии, большая часть которой уходит на системы отопления и охлаждения.
В данный момент исследователи намерены автоматизировать процессы полива плитки на основе прогнозов погоды, чтобы подавать именно столько воды, сколько необходимо для максимального охлаждения с минимальными затратами ресурсов.
Фото: hi-tech.mail.ru