Výskumníci z Technologického inštitútu Karlsruhe v Nemecku sa inšpirovali aj lotosovými listami.
Ukážka nového metamateriálu. Zdroj: Gan Huang, KIT
Šikovní vedci z Technologického inštitútu Karlsruhe (KIT) v Nemecku vytvorili využiteľnú alternatívu ku sklu, ktorá neprehrieva miestnosť. Nový materiál je transparentný, zároveň ponúka súkromie a sľubuje zelenú budúcnosť. Navyše je aj samočistiaci, čiže sa nebudeme musieť pozerať na špinavé okná a pýtať sa samých seba, či sa chceme do ich čistenia naozaj pustiť.
Chceme prirodzené svetlo
V posledných rokoch si veľkú pozornosť v architektúre získalo využitie prirodzeného svetla v domácnosti použitím svetlíkov, veľkých okien či sklenených stien. Výhodou je zníženie spotreby energie a zlepšenie pohody prostredníctvom príjemného, nie umelého osvetlenia. Tento princíp má však aj niekoľko nevýhod. Počnúc nadmernou akumuláciou tepla vnútri budovy počas letných mesiacov a nepríjemným odhalením súkromia susedom.
Ako teda čo najlepšie využiť prirodzené svetlo? Gan Huang a jeho kolegovia vymysleli mikrofotonický multifunkčný metamateriál na báze polyméru (PMMM) s mikropyramídovými povrchovými štruktúrami, ktoré efektívne riešia výzvy, ktorým čelia tradičné sklenené materiály.
Má podobu tenkého filmu, ktorý sa umiestni na sklenený povrch, napríklad okno. Povrch materiálu je pokrytý nepatrnými pyramídkami s dĺžkou základu 10 mikrónov. Mikropyramídy rozptyľujú 73 percent žiarenia, ktoré na materiál dopadne. Vďaka tomu sa ľudskému oku javí ako zahmlené sklo. Aj keď cezeň nie je vidieť, v skutočnosti prepustí viac svetla ako bežné sklo. Dopadajúce svetlo rozptyľuje mnohými smermi namiesto toho, aby ho nechalo prechádzať priamo.
Metamateriál je umelo vyrobený kompozitný materiál, ktorý vďaka svojej vnútornej štruktúre získava neobvyklé a nové elektrické a magnetické vlastnosti a tiež niektoré optické charakteristiky, ktoré bežné prírodné látky nemajú.
Žena sa naťahuje pri okne. Zdroj: iStockphoto.com
Chladí prostredie
PMMM má tiež vysokú transparentnosť, nezachytáva slnečné svetlo ako sklo. Namiesto toho uvoľňuje teplo vo forme dlhovlnného infračerveného žiarenia (radiačné chladenie), vďaka čomu ostane budova príjemne chladná aj počas slnečného dňa.
Tento jav využíva fakt, že pozemská atmosféra je pre infračervené žiarenie priehľadná. PMMM využíva vesmír ako chladič. Keď odborníci merali teplotu poobede o tretej, materiál udržal miestnosť chladnejšiu asi o 6 stupňov Celzia oproti bežnej teplote.
Aplikácia do praxe by nemusela byť obmedzená len na obytné alebo kancelárske priestory. „V skleníkoch by mohla vysoká priepustnosť svetla zvýšiť efektivitu rastlín. Účinnosť fotosyntézy je v prípade použitia metamateriálu totižto o 9 percent vyššia ako v skleníkoch so sklenenou strechou,“ hovorí Gan Huang, vedúci skupiny.
Pozrite si
Využíva princípy lotosu
Čerešničkou na torte je samočistiaca schopnosť PMMM. Tieto vlastnosti sú podobné vlastnostiam, ktoré majú lotosové listy. Vedci sa inšpirovali zložením mikropyramíd na lotosových listoch, vďaka čomu má metamateriál tiež vynikajúce hydrofóbne vlastnosti, čo uľahčuje celú údržbu.
Mikroštruktúra na lotosových listoch odpudzuje vodu a zhlukuje ich do kvapiek. Keď sa kvapky kotúľajú po povrchu listu, zachytávajú prach a iné častice. Nakoniec spadnú a odnesú so sebou všetku nečistotu.
Materiál súčasne optimalizuje využitie slnečného žiarenia v interiéri, poskytuje pasívne chladenie a znižuje nutnosť klimatizácie. Navyše je jeho výroba veľmi jednoduchá a škálovateľná, v budúcnosti by sa mohol integrovať do plánov výstavby budov šetrných k životnému prostrediu a do plánov rozvoja miest.
Zdroj: New Atlas, Sustainebility enviroment, Interesting Engineering
(JM)
