Текст уведомления здесь
Справа — новый гибрид дерева и оргстекла, способный еще и сохранять тепло. Слева — обычное оргстеклоAmerican Chemical Society

Дерево скрестили с оргстеклом, чтобы сэкономить на отоплении

Благодаря уникальным теплопроводным свойствам новый гибридный полупрозрачный материал можно использовать при строительстве экономичных домов

Шведские ученые сделали полупрозрачный материал из дерева и пластика. Он хорошо держит тепло: поглощает в жару и выделяет во время похолодания. Инженеры продемонстрировали отдельные образцы и теперь хотят сосредоточиться на разработке технологии, которая позволит получать такой материал в промышленных масштабах.
Добавить в закладки
Комментарии

Первые опыты, которые привели к появлению «прозрачного дерева», представили специалисты Королевского технологического института (Швеция) еще в 2016 году. Тогда исследователи взяли кусочки бальсового дерева, растворили большую часть придающего дереву жесткость лигнина, а затем пропитали материал акриловым пластиком. Последний известен в России как оргстекло. Такой гибрид не был идеально прозрачным, но зато вдвое превзошел обычное оргстекло по прочности за счет сохранения части древесной структуры. В качестве следующего шага ученые добавили к смеси «дерево + оргстекло» еще один компонент.

Им стал полиэтиленгликоль (ПЭГ) — полимер этиленгликоля. Это вещество представляет собой довольно токсичную жидкость, которую автолюбители, например, используют в качестве антифриза («незамерзайка» состоит из него более чем наполовину). Но если молекулы этиленгликоля соединить в цепочку, то вещество окажется густым гелем или даже твердым телом (в зависимости от длины полимерной цепочки). Поместив твердый этиленгликоль между слоями из древесно-акрильного материала, те же шведские ученые добились эффекта, который, по их утверждению, может существенно сократить энергопотребление зданий. При плавлении этиленгликоля новая «пластикодревесина» в целом остается твердой и поглощает много тепла за счет скрытой теплоты плавления.

Плавящимся веществам (от льда до металлов) для перехода от одного состояния к другому нужна дополнительная энергия. Энергия выделяется и при застывании жидкости. Килограмм полиэтиленгликоля при нагреве на один градус поглощает около 2 килоджоулей энергии, а вот расплавление того же килограмма требует уже около 170 килоджоулей. В физике это тепло называют скрытой теплотой плавления или, при обратном процессе, — кристаллизации.

При нагреве с одной стороны стена из такого материала не нагреется сверх температуры плавления полиэтиленгликоля (в экспериментах ученые использовали плавящийся при 27 ℃ пластик, но можно сделать как меньше, так и больше) до тех пор, пока вся стена не превратится в древесно-пластиковый массив с жидкостью внутри пор. Если считать, что стена удерживает хотя бы полтонны полиэтиленгликоля, скрытая теплота составит (не нагревая при этом стену, а лишь забирая тепло) примерно 85 мегаджоулей — почти сутки работы киловаттного нагревателя. Подобные стены смогут поддерживать оптимальный микроклимат за счет сглаживания суточных колебаний температуры. Их же можно применить для снижения расходов на отопление (грея ночью, когда электричество дешевле). Вопрос только в масштабировании технологии и решении ряда иных проблем.

Вот так делают новый гибридный материалAmerican Chemical Society / Youtube

Авторы указывают, что полиэтиленгликоль уже массово производится в химической промышленности, а значит, вполне доступен. Кроме того, его способность пропитывать дерево детально изучили, например, специалисты по реставрации культурных ценностей. «Корабль "Васа", стоящий в музее Стокгольма, реставрировали с использованием ПЭГ, — говорит Селин Монтанари, одна из исследователей. — Мы знаем, что он может глубоко проникать в дерево».

ПЭГ считается практически нетоксичным материалом и его уже неоднократно пробовали применять в целях накопления тепла, впрочем, преимущественно в непрозрачных панелях. Полупрозрачные материалы могут, как считают его разработчики, выиграть у своих конкурентов за счет сочетания прочности со способностью пропускать свет без того, чтобы открывать жителей дома всеобщему обозрению.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы