تولید فوم بر پایه چوب را برای خنک‌تر نگه داشتن ساختمان‌ها

18 مه 2022 – توسط انجمن شیمی آمریکا -یک فوم سبک وزن (تصویر سمت چپ) ساخته شده از نانو کریستال های سلولز، خنکای خود را در زیر نور خورشید حفظ می کند (جعبه صورتی، تصویر سمت راست). اعتبار: اقتباس از Nano Letters (2022)، DOI:

تابستان تقریبا نزدیک است، زمانی که بسیاری از مردم سعی می کنند گرما را شکست دهند. اما استفاده مداوم از تهویه مطبوع می تواند گران و بیهوده باشد. اکنون، محققانی که در مجله ACS Nano Letters گزارش می دهند، فوم سبک وزنی ساخته شده از نانوبلورهای سلولز بر پایه چوب طراحی کرده اند که نور خورشید را منعکس می کند، گرمای جذب شده را ساطع می کند و از نظر حرارتی عایق است. آنها می گویند که این ماده می تواند نیاز به انرژی خنک کننده ساختمان ها را بیش از یک سوم کاهش دهد.

اگرچه دانشمندان مواد خنک کننده را توسعه داده اند، اما معایبی دارند. برخی از مواد که به طور غیر فعال گرمای جذب شده را آزاد می کنند، گرمای زیادی را به ساختمان ها در زیر آفتاب مستقیم و نیمه روز ماه های تابستان وارد می کنند. و سایر موادی که نور خورشید را منعکس می کنند در هوای گرم، مرطوب یا ابری به خوبی کار نمی کنند. بنابراین، یو فو، کای ژانگ و همکارانش می‌خواستند ماده‌ای قوی بسازند که بتواند نور خورشید را منعکس کند، گرما را به طور غیرفعال آزاد کند و از عبور گرمای ناخواسته جلوگیری کند.

برای تولید یک ماده خنک‌کننده، محققان نانوبلورهای سلولز را با یک پل سیلانی قبل از انجماد و خشک کردن انجماد در خلاء به یکدیگر متصل کردند. این فرآیند نانوبلورها را به صورت عمودی تراز می‌کند و کف سفید و سبکی ایجاد می‌کند که 96 درصد نور مرئی را منعکس می‌کند و 92 درصد تابش مادون قرمز جذب شده را ساطع می‌کند.

هنگامی که این ماده در ظهر روی جعبه ای با روکش فویل آلومینیومی در بیرون از خانه قرار می گیرد، دمای داخل جعبه را 16 درجه فارنهایت خنک تر از دمای بیرون نگه می دارد. همچنین، مواد داخل جعبه را در زمانی که هوا مرطوب بود 13 درجه فارنهایت خنک‌تر نگه می‌داشت. همانطور که فوم مبتنی بر سلولز فشرده شد، توانایی خنک کنندگی آن کاهش یافت و خواص خنک کنندگی قابل تنظیم را آشکار کرد.

این تیم محاسبه کرد که قرار دادن فوم بر روی سقف و دیوارهای بیرونی ساختمان می تواند به طور متوسط ​​35.4 درصد نیاز به انرژی خنک کننده آن را کاهش دهد. از آنجایی که عملکرد فوم سلولز مبتنی بر چوب را می توان بسته به شرایط آب و هوایی تنظیم کرد، محقق می گوید که این فناوری می تواند در طیف وسیعی از محیط ها به کار رود.