Что, если бы дерево, из которого сделан ваш дом, помогло бы вам сэкономить деньги на оплате счета за электричество? Учитывая нынешнюю гонку за энергосбережением, использование пассивного метода охлаждения, не требующего затрат электроэнергии и встроенного прямо в здание, позволило бы сэкономить немалые денежные средства даже в холодных районах США. В настоящее время исследователи из Университета Мэриленда и Университета Колорадо используют природные нанотехнологии для решения проблемы по поиску пассивного, эффективного и устойчивого способа отведения тепла в сооружениях.

Древесина является ключом к решению этой проблемы. Она уже используется в качестве строительного материала и является возобновляемым и устойчивым ресурсом. Используя крошечные структуры, найденные в древесине – целлюлозные нановолокна и естественные камеры, которые изменяются в размерах внутри живого дерева, чтобы пропускать воду и питательные вещества – этот материал получает оптические свойства, которые излучают тепло. Результаты этого исследования были опубликованы 9 мая в журнале Science.

«Эта работа значительно расширила возможности использования древесины в качестве высокоэффективных энергоэффективных систем и позволила найти устойчивый путь для борьбы с энергетическим кризисом», – сообщил профессор Северо-Восточного университета лесного хозяйства Цзянь Ли, член Китайской инженерной академии, который не связан с исследованием.

В Университете Мэриленда Лянбин Ху, а также соавторы работы Тян Ли, Шуаймин Хе и другие специалисты из кафедры материаловедения, работают с древесиной уже много лет. Команда Ху изобрела ряд новых древесных нанотехнологий, в том числе прозрачную древесину, недорогие деревянные батареи, сверхпрочную древесину, супер теплоизоляционную древесину и водоочиститель на основе древесины.

«Это еще одно важное достижение в области древесных нанотехнологий, которого достигла группа Ху в Университете Мэриленда: древесное охлаждение, изготовленное исключительно из дерева, то есть ваш дом сможет охладить по-настоящему “зеленый” строительный материал», –отметил доктор Ху.

Команда в Боулдере, возглавляемая профессором Сяобо Инь и включающая в себя со-ведущего автора исследования Яо Чжая из факультета машиностроения и материаловедения Университета Колорадо, работала над материалами для радиационного охлаждения, в том числе тонких пленок и красок.

«В случае со строительством этот уникальный конструкционный материал охлаждается без использования электричества или воды», – ответил доктор Чжай.

Удалив лигнин – часть древесины, которая делает ее коричневой и прочной – исследователи UMD создали очень бледную древесину из целлюлозных нановолокон. Затем они сжали дерево, чтобы восстановить его прочность. Чтобы сделать его водоотталкивающим, они добавили супергидрофобное соединение. В результате они получили ярко-белый строительный материал, который можно использовать для создания крыш, способных отводить тепло изнутри здания.

Они протестировали охлаждающую древесину на ферме в Аризоне, где большую часть времени погода остается теплой и солнечной без сильных ветров. Во время испытания они обнаружили, что их материал в среднем оказывался на 5-6 градусов холоднее окружающего воздуха, причем даже в самую жаркую часть дня. К тому же он оставался в среднем на 12 градусов холоднее, чем натуральное дерево, которое сильнее нагревалось при солнечном свете.

«Обработанная древесина использует холодное окружение в качестве теплоотвода и выделяет в него тепловую энергию через окно прозрачности атмосферы. Это устойчивый материал для борьбы с глобальным потеплением», – заявил доктор Ли.

Механическая прочность этой древесины выше, чем у стали, что делает ее отличным выбором для строительства зданий. Она в десять раз прочнее натурального дерева и превосходит по прочности сталь. Плюс, она более устойчива к сколам и царапинам, а также может выдержать больший вес (испытание на сжатие), чем обычное дерево.

Чтобы узнать, какое количество энергии экономит древесина, они подсчитали, сколько тепла используется обычными жилыми домами в городах по всей территории США во всех климатических зонах. В жарких городах, таких как Феникс и Гонолулу, местные жители могли бы сэкономить немало энергии, особенно если в старых зданиях сайдинг и крыши заменить на охлаждающую древесину. Здания в США, которые были построены после 2004 года или сейчас, сэкономили бы в среднем 20 процентов на охлаждении.

«Профессор Ху и его коллеги показали нам еще одно эффективное использование древесины, которая не только имеет высокую прочность, но и полезна в качестве активного компонента для управления затратами электроэнергии. Забавно осознавать, что тот же материал, который выделяет тепло при сгорании, можно использовать для охлаждения», – отметил Орландо Рохас, профессор кафедры биопродуктов и биосистем в университете Аалто, Финляндия.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Вам может понравиться

Астрофизик предположил, что Вселенную могли создать в лаборатории

Бывший председатель кафедры астрономии Гарвардского университета, астрофизик Эви Лоеб считает, что Вселенную могли создать в лаборатории. Как отмечается, в настоящее время вопрос создания Вселенной пытаются решить многие учёные. До сих

National Interest: США весьма уязвимы для российских и китайских ракет дальнего действия

Во время виртуального «круглого стола» по американской противовоздушной обороне, организованного Альянсом по вопросам противоракетной обороны, высокопоставленные военные руководители подчеркнули уязвимость Америки перед китайскими и российскими ракетами большой дальности. Об этом

Ученые назвали причину уменьшения человеческого мозга 3000 лет назад

Команда исследователей из США выяснила, что примерно 3 тысячи лет назад размеры мозга современного человека заметно уменьшились. Они начали искать причину случившегося. В рамках своей научной работы эксперты провели анализ
Погода в России: