Исследователи из университетов Колорадо и Мэриленда представили миру революционный строительный материал на основе древесины. Этот инновационный продукт обладает двумя ключевыми характеристиками: его прочность в восемь раз превышает показатели традиционных прочных пород, таких как дуб, и он способен обеспечивать пассивное охлаждение помещений. Эта разработка открывает новые горизонты для энергосберегающего строительства.
Экономия энергии и комфорт: будущее без переплат за кондиционирование
Основное практическое применение нового материала — значительное снижение затрат на электроэнергию, особенно в жаркий сезон. Вместо того чтобы кондиционеры работали круглосуточно, охлаждающая древесина может взять на себя часть нагрузки. Например, при среднем потреблении кондиционера 0,5 кВт/ч, за месяц может набегать до 300 кВт. Использование нового материала для обшивки фасадов (сайдинга) и кровли позволяет сократить эти расходы. Хотя материал не может полностью заменить климатическую технику, он способен минимизировать время её работы.
Учёные провели масштабное моделирование для оценки потенциальной экономии в различных климатических зонах США. Расчёты показали, что если в зданиях, построенных после 2004 года, заменить кровлю и фасадные материалы на инновационную древесину, средняя экономия энергии на охлаждение составит около 20%. Это актуально как для жарких регионов вроде Феникса, так и для более умеренных.
Секрет пассивного охлаждения кроется в нанотехнологичной обработке. Обычная древесина обладает низкой теплопроводностью, что не идеально для регулирования температуры. Задача исследователей заключалась в том, чтобы создать структуру, которая минимально пропускает внешнее тепло внутрь и при этом эффективно отводит избыточное тепло из помещения наружу, и им это удалось.
Технология создания: от природного сырья к высокотехнологичному материалу
Новый материал является не только высокоэффективным, но и возобновляемым, что усиливает его экологическую привлекательность. Ключ к трансформации лежит в изменении клеточной структуры дерева. Природная древесина содержит целлюлозные нановолокна — каналы для циркуляции воды и питательных веществ. Для строительных целей эта особенность часто является недостатком.
Учёные разработали процесс, в ходе которого из древесины удаляются лигнины — полимерные соединения, придающие дереву коричневый цвет и дополнительную прочность. В результате получается бледная целлюлозная основа. Чтобы вернуть и даже приумножить прочностные характеристики, материал подвергается прессованию. Финальный этап — обработка гидрофобным составом для придания влагоотталкивающих свойств. На выходе получается прочная древесина белого цвета, идеально подходящая, например, для создания энергоэффективных кровельных покрытий.
Испытания в реальных условиях и перспективы
Полевые испытания материала прошли в Аризоне — регионе с жарким климатом, высокой солнечной активностью и слабыми ветрами. Результаты превзошли ожидания: температура поверхности охлаждающей древесины постоянно оставалась на 5–6 °C ниже температуры окружающего воздуха. Даже под прямыми солнечными лучами материал не нагревался. По сравнению с обычной необработанной древесиной разница в температуре достигала 12 °C.
Стоит отметить, что это не первая прорывная разработка команды из Университета Мэриленда под руководством Лянбина Ху. Ранее на основе древесины уже были созданы прозрачные строительные материалы, дешёвые аккумуляторы, системы для очистки воды, а также сверхпрочные и теплоизоляционные композиты. Это направление исследований демонстрирует огромный, ещё не раскрытый потенциал обычного дерева.
Об авторе
Филонцев Виктор Николаевич
Автор и редактор статей на сайте pobetony.ru
Образование и опыт работы: Высшее техническое образование. Опыт работы на различных производствах и стройках — 12 лет, из них 8 лет — за рубежом.
Другие умения и навыки: Имеет 4-ю группу допуска по электробезопасности. Выполнение расчетов с использованием больших массивов данных.
Текущая занятость: Последние 4 года выступает в роли независимого консультанта в ряде строительных компаний.