Специалисты из Наньянского технологического университета, расположенного в Сингапуре, создали инновационную фасадную плитку, предназначенную для охлаждения зданий. Ключевой особенностью материала является сочетание свойств, вдохновленных природными явлениями. Энергоэффективность достигается за счет применения грибницы, а фактура, подобная коже слона – плотная, неровная, с многочисленными складками и буграми, не имеющая потовых и сальных желез.
Значительное влияние на изменение климата оказывает активное использование энергии для отопления или охлаждения зданий, как подчеркивают авторы свежего исследования. Наиболее ощутимым это становится в наиболее населенных городских районах, где применение кондиционеров и вентиляторов приводит к повышению температуры на 2,5 °C по сравнению с менее застроенными территориями. Облегчить эту ситуацию способны пассивные методы защиты от солнечного излучения, включая использование экологически чистых строительных материалов.
Сингапурские исследователи предложили новаторское решение, основанное на биомимикрии – принципе, заключающемся в воспроизведении природных структур и процессов. Они создали плитку, имитирующую морщинистую кожу слонов, которая помогает этим животным контролировать температуру тела. Разработка основывалась на диаграммы Вороного, подобные образования, или разбиение плоскости на выпуклые многоугольники, можно наблюдать и в природе: на панцире черепахи, коже жирафа, листьях дерева.
Сначала из цемента изготовили плитку, на характеристики которой сложная фактурная «мозаика» оказала незначительное влияние. Затем исследователи решили протестировать технологию, используя биоразлагаемый материал. Они создали композит с покрытием, состоящим из мицелия обыкновенной вешенки и бамбуковой стружки, полученной в мебельном магазине. Оба компонента смешали с водой и овсом и поместили в форму. За месяц грибок, выросший в форме, образовал корневую сеть и скрепил древесные микроволокна, после чего плитку дополнительно высушивали в печи в течение трех дней.
Проведенные лабораторные исследования продемонстрировали, что наличие текстурированной поверхности положительно повлияло на тепловые характеристики плитки по сравнению с гладкой, увеличив скорость охлаждения на 25% и уменьшив скорость нагрева на 2%. При имитации дождя эффективность охлаждения была дополнительно повышена на 70% относительно сухих условий.
Преобразование отходов в ценный ресурс позволило ученым создать перспективный биоразлагаемый материал, обладающий высокой теплопроводностью, которая не уступает характеристикам некоторых современных синтетических изоляционных материалов. В дальнейшем исследователи планируют увеличить объем производства данного материала в форме плитки для проведения испытаний на реальных фасадах зданий.
Научная работа опубликована в журнале Energy & Buildings.