Инженеры создали новый тип прочного древесного материала для пассивного охлаждения зданий, температура которого всегда на 5-6 °C ниже окружающего воздуха.
Удалив с помощью перекиси водорода из древесины весь лигнин, исследователи из Университета Мэриленда получили бледный материал, состоящий из целлюлозных нановолокон. Затем они его сжали, чтобы восстановить прочность. Для того, чтобы сделать его водоотталкивающим, они добавили супергидрофобное соединение (фторсилан), которое помогает защитить древесину.
В результате инженеры получили ярко-белый строительный материал, которым можно покрывать крышу и наружные стены зданий, чтобы отводить тепло изнутри. При этом его показатели прочности в десять раз выше чем у обычной древесины и даже превосходят сталь: предел прочности на растяжение составляет 404,3 МПа, а ударная вязкость – 3,7 МДж/м3. Обработанная древесина также лучше выдерживает нагрузку и ее сложнее поцарапать.
Инженеры изучали эффективность отвода тепла материалом на ферме в Аризоне в условиях теплой и солнечной погоды с небольшим ветром. Испытания показали, что охлаждающая древесина в среднем оставалась на 5-6 °C холоднее окружающего воздуха, даже в самое жаркое время дня.
Эффект достигается за счет того, что материал выполняет функцию теплоотвода: поглощает тепло внутри помещения и излучает его в открытое пространство снаружи. Мощность радиационного охлаждения составляет 63 и 16 Вт/м2 в ночное и дневное время соответственно, и 53 Вт/м2 в среднем за сутки. Вместе с этим, благодаря своей структуре и белому цвету поверхность плохо поглощает солнечные лучи.
Исследователи также изучили потенциальную экономию на электроэнергии в различных климатических условиях. Они определили, что новая древесина может снизить расходы на охлаждение на 20-35%. Однако материал лучше использовать в теплых регионах или только в летний период, поскольку зимой это приведет к дополнительным затратам на отопление.
Эта же команда нашла способ сделать сверхпрочную древесину, которая сможет заменить сталь в авто и самолетах.
текст: Илья Бауэр, фото: University of Maryland, видео: YouTube/Maryland NanoCenter
Bitcryptonews.ru
