Camdan daha parlak, duvar kadar yalıtımlı: Araştırmacılar binalar için yeni bir yalıtım malzemesi geliştirdi. Pencere camlarına uygulandığında gelecekte enerji gereksinimlerinin azaltılmasına yardımcı olabilir.
Malzeme camdan daha yarı saydamdır ve sağlam bir duvarın yanı sıra yalıtım sağlar. Pencere camlarına uygulandığında, pencerelerden ısı alışverişini büyük ölçüde azaltmaya ve evlerin enerji ihtiyacını azaltmaya yardımcı olabilir. Boulder'daki Colorado Üniversitesi'nden Amit Bhardwaj liderliğindeki ABD ekibinin “Science” dergisinde bildirdiğine göre, binaların ısıtılması veya soğutulması küresel enerji talebinin neredeyse yüzde 40'ını oluşturuyor.
Çalışma yazarları, pencerelerin bir bina kabuğunun alanının yalnızca ortalama yüzde sekizini oluşturmasına rağmen, ısı transferinin yaklaşık yüzde 50'sinden sorumlu olduklarını yazıyor. Çift ve üçlü camlı pencereler zaten ısı alışverişini azaltmıştır. Selüloz bazlı aerojel filmler de iyi yalıtım özellikleri gösterir; ancak kalınlıkları birkaç milimetreden fazlaysa şeffaflıkları azalır.
Bunun nedeni, aerojeller üretilirken gözenek boyutunun yeterince kontrol edilememesidir: nanometre (milimetrenin milyonda biri) ile mikrometre (milimetrenin binde biri) aralığındadır.
Bhardwaj ve meslektaşları artık 2 ila 50 nanometre arasındaki belirli bir aralıkta gözenek boyutlarına olanak sağlayacak bir süreç arıyorlardı. Bir yandan, bu tür gözenekler, yalnızca minimal düzeyde yansıtılan veya emilen görünür ışığın dalga boylarından daha küçüktür. Öte yandan bu küçük boyut, moleküllerin ısıyı neredeyse hiç iletmemesini sağlar. Gözenek duvarı da ısıyı zayıf şekilde ileten silikondan yapılmıştır.
Yeni malzeme camdan daha parlak
Gözenek boyutunu kontrol etmek için araştırmacılar, deterjanlardaki deterjan aktif maddelerine benzer yüzey aktif maddeler kullanıyor. Bir çözeltide yüzey aktif maddeler, silikon tüpleri yapılandıran, kendi kendini düzenleyen silindirik agregatlar oluşturur. Daha sonra kurutma işleminde yüzey aktif maddeler ve çözücülerin yerini hava alır. Araştırmacılar bitmiş ürüne Mochi (Mezo Gözenekli Optik Olarak Şeffaf Isı Yalıtkanı) adını veriyor.
Bu malzeme çok hafiftir ve yüzde 99'un üzerinde optik şeffaflığa sahiptir. Karşılaştırma için: cam için bu oran yüzde 92'den azdır. Isıl iletkenlik derece ve metre başına yalnızca on miliwatt iken, kuş tüyü ceketlerde veya çift camlı pencerelerin camları arasında kullanılan durgun havada 27 miliwatt civarındadır.
Kurutma işlemi nedeniyle mochi tabakaları şu anda bir metrekarelik alanla sınırlıdır. Ancak malzemenin iyi optik özellikleri aynı zamanda daha kalın ve daha büyük mochi elemanlarına da olanak tanır. Araştırmacılara göre Mochi, pencereler, tavan pencereleri ve gün ışığı sistemleri gibi gelecekteki bina kaplamalarında yalıtım camının olası kullanım alanlarını genişletebilir. Çalışma yazarları, “Diğer uygulama alanları arasında optik şeffaflığın ve ısı yalıtımının aynı anda gerekli olduğu yerlerde sera örtüleri, koruyucu ve ısı yalıtımlı giysiler ve uzay araştırmaları yer alıyor” diye yazıyor.
Changchun'daki Çin Bilimler Akademisi'nden Longnan Li ve Wei Li, “Bilim” yorumunda şunları doğruluyor: “Önerilen konsept, düzensiz gözenek yapılarına sahip geleneksel aerojellerden, makro ölçekte termal ve optik özellikleri aynı anda kontrol eden düzenli nanoyapılarla donatılmış meta malzemelere geçişi temsil ediyor.”
Enerjik ve ekonomik açıdan bakıldığında silikon metamalzemenin potansiyeli dikkate değerdir. Bu şekilde optik olarak şeffaf yüzeyler ve hatta tekstiller enerji tasarruflu yüzeylere dönüştürülebilir ve enerji gereksinimleri önemli ölçüde azaltılabilir.
Stefan Parsch, dpa/wb
Bir yanıt yazın