روکش تغییر شکل‌دهنده به تنظیم دمای ساختمان‌ها کمک می‌کند

محققان مهندسی مولکولی راهی برای تنظیم دمای ساختمان‌ها با یک ماده تغییر شکل دهنده یافته‌اند که می‌تواند تا ۸.۴ درصد از هزینه‌های گرمایشی و تهویه را کاهش دهد.

به نقل از «نیواطلس»، محققان در دانشکده مهندسی مولکولی «پریتزکر» دانشگاه شیکاگو در تلاش برای یافتن یک راه بهینه به منظور خنک‌تر نگه داشتن ساختمان‌ها در هوای گرم و گرم‌تر نگه داشتن آن‌ها در ماه‌های سردتر، یک ماده تغییر شکل دهنده ابداع کرده‌اند که ذرات مس را به شکل مایع یا جامد نگه می‌دارد.

هر چند این ماده از یک جریان الکتریکی بسیار پایین برای نوسان بین دو وضعیت استفاده می‌کند، اما این انرژی مصرفی نسبت به مقدار انرژی قابل صرفه‌جویی بسیار ناچیز است.

این ماده غیرقابل اشتعال از لایه‌های متعددی شامل یک لایه (فیلم) پلی‌یورتن (polyurethane)، ورقه گرافین (graphene) و یک توری طلایی تشکیل یافته است، اما عملکرد واقعی به لطف یک الکترولیت آبکی و ذرات مس روی می‌دهد.

زمانی که این ماده در حالت گرمایشی است، ذرات مس روی لایه پلی یورتن ته‌نشین شده و به یک لایه جامد تبدیل می‌شوند که عملکردی عالی برای جذب گرمای خورشیدی دارد.

پس از اینکه یک جریان الکتریکی پایین از درون این ماده عبور می‌کند، ذرات به درون الکترولیت متفرق می‌شوند و این ماده وارد حالت سرمایشی می‌شود و انرژی گرمایشی مادون قرمز خورشید بجای جذب شدن بازتاب می‌یابد. در این تحقیقات، ماده یادشده با موفقیت برای ۱۸۰۰ چرخه به عقب و جلو، تغییر یا سوییچ کرد.

«پو-چان هسو» از محققان اصلی این تحقیقات گفت: ما یک راه بهینه برای برخورد با ساختمان همانند یک شخص پیدا کرده‌ایم. شما وقتی که سردتان است یک لایه (لباس) اضافه می‌کنید و وقتی گرمتان می‌شود یک لایه کم می‌کنید. این نوع ماده هوشمند به ما اجازه می‌دهد تا دما را در داخل یک ساختمان بدون صرف مقدار زیادی انرژی حفظ کنیم.

در حقیقت، محققان کشف کردند که وقتی این ماده در شکل‌بندی جامد گرمایشی است، می‌تواند ۹۳ درصد از انرژی مادون قرمز در تماس خود را حفظ کند. در حالت سرمایشی نیز مایع می‌تواند تا ۹۲ درصد از این انرژی را بازتاب دهد.

به گفته محققان، حتی با احتساب انرژی مورد نیاز برای تغییر حالت، این سیستم می‌تواند تا ۸.۴ درصد از هزینه‌های گرمایش و تهویه هوای ساختمان را صرفه‌جویی کند.

به گفته «هسو»، زمانی که بین دو حالت، تغییر (سوییچ) می‌کنید، دیگر نیازی نیست که انرژی بیشتری برای باقی ماندن در آن حالت صرف کنید. از این رو برای ساختمان‌هایی که نیازی به تغییر مداوم بین این حالت‌ها نیست، در واقع مقدار بسیار کمی انرژی مصرف می‌کنید.

مضاف بر اینکه این ماده قابل برنامه‌ریزی است تا در هر دمای مورد نیازی تغییر کند و از این رو می‌تواند به اشکال متفاوتی در آب و هوا‌های مختلف کار کند.