QUẢNG CÁO

Cách nhiệt tòa nhà tiết kiệm năng lượng, lấy cảm hứng từ gấu Bắc Cực

Các nhà khoa học đã thiết kế một vật liệu cách nhiệt aerogel dạng ống carbon lấy cảm hứng từ thiên nhiên dựa trên cấu trúc vi mô của lông gấu Bắc Cực. Vật liệu cách nhiệt nhẹ, đàn hồi cao và hiệu quả hơn này mở ra con đường mới cho việc cách nhiệt tòa nhà tiết kiệm năng lượng

Gấu Bắc cực lông giúp động vật chống mất nhiệt trong điều kiện khí hậu lạnh và ẩm ở vùng Bắc Cực băng giá. Lông gấu Bắc Cực rỗng tự nhiên không giống như lông người hoặc các loài động vật có vú khác. Mỗi sợi tóc có một lõi dài, hình trụ chạy qua tâm của nó. Chính hình dạng và khoảng cách của các khoang này giúp cho lông gấu Bắc Cực có bộ lông màu trắng riêng biệt. Các khoang này có vô số đặc tính như giữ nhiệt đặc biệt, chống nước, đàn hồi, vv làm cho chúng trở thành vật liệu cách nhiệt rất tốt. Các trung tâm rỗng hạn chế chuyển động của nhiệt trong khi thiết kế khôn ngoan làm cho mọi sợi cực kỳ nhẹ. Ngoài ra, bản chất không thấm nước của lông gấu Bắc Cực giúp giữ ấm cho con vật khi chúng bơi ở nhiệt độ dưới XNUMX và cả trong điều kiện ẩm ướt. Vì vậy, lông gấu Bắc cực là một mô hình rất tốt để thiết kế các vật liệu tổng hợp có thể cung cấp cách nhiệt hiệu quả giống như lông gấu Bắc cực làm điều đó một cách tự nhiên.

Trong một nghiên cứu mới được công bố vào ngày 6 tháng XNUMX tại Chem, các nhà khoa học đã phát triển một chất cách điện mới lấy cảm hứng từ và bắt chước cấu trúc vi mô của từng sợi lông gấu Bắc Cực và do đó có được tất cả các đặc tính độc đáo của nó. Họ đã chế tạo hàng triệu ống carbon rỗng siêu đàn hồi, nhẹ, mỗi ống có kích thước bằng một sợi tóc và quấn chúng thành một khối aerogel. Quá trình thiết kế lần đầu tiên bắt đầu với việc chế tạo cáp hydrogel từ các dây nano tellurium (Te) như một khuôn mẫu được phủ một lớp vỏ carbon. Sau đó, họ chế tạo aerogel dạng ống carbon (CTA) từ hydrogel này bằng cách làm khô nó trước tiên và nung tiếp theo trong khí quyển trơ argon ở 900 ° C để loại bỏ các dây nano Te. Thiết kế độc đáo này làm cho CTA trở thành một chất cách nhiệt tuyệt vời và cũng có bản chất siêu đàn hồi khi nó phục hồi ở tốc độ 1434 mm / s. Đây là tốc độ nhanh nhất từ ​​trước đến nay so với tất cả các vật liệu đàn hồi thông thường. Các tác giả chỉ ra rằng nó thậm chí còn đàn hồi hơn lông gấu Bắc Cực.

Do cấu trúc rỗng của các ống carbon, vật liệu thể hiện khả năng dẫn nhiệt tuyệt vời thấp hơn so với không khí khô do đường kính bên trong của vật liệu nhỏ hơn đường dẫn của không khí tự do. Vật liệu này cho thấy tuổi thọ bằng cách duy trì tính dẫn nhiệt sau khi được bảo quản trong 3 tháng ở nhiệt độ phòng với độ ẩm tương đối 56%. CTA nhẹ với tỷ trọng 8 kg / m3; nhẹ hơn phần lớn các vật liệu cách nhiệt hiện có. Nó không bị ảnh hưởng bởi nước vì nó không thấm nước. Ngoài ra, cấu trúc cơ học của CTA vẫn được duy trì ngay cả sau nhiều chu kỳ nén-nhả ở các biến dạng khác nhau.

Nghiên cứu hiện tại mô tả một loại aerogel ống carbon mới - lấy cảm hứng từ thiết kế ống rỗng của lông gấu Bắc Cực - hoạt động như một chất cách nhiệt tuyệt vời. So với các vật liệu cách nhiệt aerogel khác có sẵn, thiết kế ống rỗng lấy cảm hứng từ gấu bắc cực này có trọng lượng nhẹ, khả năng chống dòng nhiệt tốt hơn, chống thấm nước và không bị xuống cấp theo thời gian sử dụng.

Hệ thống cách nhiệt được cải tiến và hiệu quả hơn hứa hẹn tiết kiệm năng lượng tiêu thụ sơ cấp. Năng lượng hiện đang thiếu hụt trong khi chi phí năng lượng ngày càng leo thang. Một trong những cách để tiết kiệm năng lượng là cải thiện khả năng cách nhiệt của tòa nhà. Aerogel đã cho thấy nhiều hứa hẹn cho nhiều loại ứng dụng như vậy. Nghiên cứu này mở ra hướng thiết kế vật liệu hiệu suất cao có trọng lượng nhẹ, siêu đàn hồi và cách nhiệt cho các ứng dụng trong các tòa nhà, ngành hàng không vũ trụ, đặc biệt là trong môi trường khắc nghiệt. Bởi vì khả năng kéo căng cực cao của nó, sức hấp dẫn của nó được tăng cường cho các ứng dụng khác nhau.

***

{Bạn có thể đọc tài liệu nghiên cứu gốc bằng cách nhấp vào liên kết DOI đưa ra bên dưới trong danh sách (các) nguồn được trích dẫn}

Nguồn

Zhan, H và cộng sự. 2019. Aerogel ống carbon phỏng sinh học cho phép siêu đàn hồi và cách nhiệt. Chèm. http://dx.doi.org/10.1016/j.chempr.2019.04.025

Nhóm SCIEU
Nhóm SCIEUhttps://www.ScientificEuropean.co.uk
Khoa học Châu Âu® | SCIEU.com | Những tiến bộ đáng kể của khoa học. Tác động đến loài người. Đầu óc đầy cảm hứng.

Theo dõi bản tin của chúng tôi

Để được cập nhật tất cả các tin tức mới nhất, ưu đãi và thông báo đặc biệt.

Hầu hết các bài viết được ưa thích

Cách các nhà đổi mới có thể giúp cải thiện tình trạng khóa do COVID-19

Để dỡ bỏ khóa nhanh hơn, các nhà đổi mới hoặc doanh nhân ...

B.1.617 Biến thể của SARS COV-2: Độc tính và ý nghĩa đối với vắc xin

Biến thể B.1.617 đã gây ra COVID-19 gần đây ...

Cầu nối giữa Khoa học và Con người Thông thường: Quan điểm của Nhà khoa học

Công việc khó khăn được thực hiện bởi các nhà khoa học dẫn đến ...
- Quảng cáo -
94,555Người hâm mộNhư
47,688Người theo dõiTheo
1,772Người theo dõiTheo
30Thuê baoTheo dõi