Innowacyjne powłoki inspirowane naturą: Jak skrzydła motyli mogą zmienić przyszłość budownictwa
Zespół naukowców, składający się z ekspertów w dziedzinie nanomateriałów, fizyki i zoologii, pracuje nad przełomowymi powłokami, które mogą zrewolucjonizować sposób zarządzania ciepłem w budynkach. Ich badania są oparte na strukturze skrzydeł czarnego motyla Troides magellanus, które pochłaniają aż 98 proc. światła widzialnego dzięki skomplikowanej mikro- i nanostrukturalnej budowie. Efektywnie pochłaniając i odbijając światło, te innowacyjne materiały mogą znaleźć zastosowanie zarówno w nowoczesnym budownictwie, jak i w misjach kosmicznych.
Czarny motyl jako wzór doskonałości
Skrzydła czarnego motyla nie tylko doskonale pochłaniają światło, ale również odbijają je, co pozwala owadom na regulację temperatury ciała. Mikro- i nanostruktury na powierzchni skrzydeł działają jak naturalna pułapka na światło. To właśnie te właściwości inspirowały zespół badający nowe materiały, które mają na celu zminimalizowanie zużycia energii w budownictwie.
Dr hab. Michał Borysiewicz z Centrum Materiałów Funkcjonalnych Sieci Badawczej Łukasiewicz, kierujący projektem Biotherm, podkreśla, że ich cel polega na stworzeniu powłok, które będą zarówno skrajnie czarne, jak i skrajnie białe. Te nowe materiały mają na celu efektywne zarządzanie ciepłem, co oznacza zarówno jego pochłanianie, jak i odbijanie. W efekcie budynki mogą stać się bardziej energooszczędne.
Zastosowania w budownictwie i kosmosie
Innowacyjne podejście do projektowania powłok otwiera nowe możliwości dla zrównoważonego budownictwa, które jest kluczowe w kontekście rosnących problemów energetycznych. Zespół naukowców składa się nie tylko z ekspertów nanomateriałów, ale również specjalistów z dziedziny termoelektryki oraz modelowania optycznego. Dzięki ich współpracy możliwe jest opracowanie pasywnych materiałów grzewczych i chłodzących, które mogą znacząco obniżyć zużycie energii.
Eksperci z Politechniki Warszawskiej są odpowiedzialni za charakteryzację nowo wytwarzanych materiałów. Ich badania skupią się na ocenieniu, w jaki sposób materiały te pochłaniają i odbijają światło. Celem jest dokładne zrozumienie właściwości optycznych materiału, co pozwoli na porównanie stworzonych powłok z tymi, które występują w naturze.
Zarządzanie temperaturą w budynkach
Nowe materiały mają znacznie poprawić zarządzanie temperaturą w budynkach poprzez pasywne ogrzewanie i chłodzenie. Rola, jaką odegrają w budownictwie, może prowadzić do znacznych oszczędności energii, szczególnie w kontekście tego, że budynki odpowiadają za 40 proc. całkowitego zużycia energii w Unii Europejskiej.
Zespół badawczy planuje zastosować technologie magnetronowego rozpylania katodowego, aby uzyskać struktury o właściwościach optycznych i termicznych, które będą porównywalne z tymi znajdującymi się w naturze. Kluczowe jest zrozumienie mechanizmów działania tych materiałów w kontekście interakcji ze światłem i ciepłem, co pozwoli na dalszą poprawę ich efektywności.
Potencjał w technologii kosmicznej
Jednym z bardziej ekscytujących aspektów projektu jest możliwość zastosowania opracowanych materiałów w technologii kosmicznej. W przyszłości bardzo czarne materiały mogą zostać wykorzystane do naturalnego ogrzewania satelitów, podczas gdy bardzo białe materiały będą odbijać promieniowanie słoneczne, co pozwoli na ich chłodzenie. To otwiera nowe perspektywy dla projektów non-Earth, gdzie zarządzanie temperaturą staje się kluczowe.
Przyszłość i perspektywy
Choć projekt znajduje się w początkowej fazie, naukowcy dostrzegają w nim ogromny potencjał komercyjny. W miarę jak technologia się rozwija, można przewidywać, że biouinspiriowane powłoki będą miały szerokie zastosowanie, od zrównoważonego budownictwa po technologie kosmiczne. Wytwarzane materiały mogą przyczyniać się do znacznych oszczędności energii oraz do zmniejszenia negatywnego wpływu na środowisko.
Podsumowując, projekt badawczy nad nowymi powłokami jest pisany według zasady „nauka inspirowana naturą”, co może stać się nowym nurtem w przyszłości. Dzięki zaangażowaniu różnych specjalistów oraz innowacyjnym technologiom, nowoczesne budownictwo ma szansę na transformację, która przyczyni się do bardziej zrównoważonego rozwoju.
Źródło: Agencja Informacyjna NEWSERIA
