Дерево как термобатарея

03.02.2026

Современные здания потребляют огромное количество электроэнергии на поддержание комфортной температуры: летом работают кондиционеры, зимой - обогреватели. Это не только увеличивает счета за электричество, но и существенно нагружает энергосистемы, особенно в жарком климате. Ученые ищут пассивные способы регулирования микроклимата, которые не требуют постоянного подключения к сети.

Одно из самых перспективных направлений - материалы с фазовым переходом, способные накапливать тепло днем и отдавать его ночью. Исследователи из Университета Техаса в Далласе (University of Texas at Dallas) разработали инновационный композит на основе дерева, который делает такую технологию практичной и долговечной.

Новый материал функционирует по принципу "термобатареи", как объяснила доктор Шуан (Синтия) Цуй, ассистент-профессор механической инженерии. Днем он поглощает избыточное тепло из окружающей среды, претерпевая фазовый переход - плавление специального вещества внутри структуры. Ночью, когда температура падает, материал твердеет и отдает накопленное тепло обратно в помещение. Такой естественный цикл позволяет существенно снизить нагрузку на системы кондиционирования и отопления, а в некоторых случаях даже полностью отказаться от их использования при достаточном количестве композита в конструкции.

Ранее главная трудность фазовых материалов заключалась в их текучести: при переходе в жидкое состояние вещество могло вытекать, что делало применение проблематичным. Чтобы избежать утечек, разработчики обычно помещали активный компонент в герметичные капсулы или матрицы, но это снижало тепловую эффективность и усложняло производство. Команда Университета Техаса в Далласе нашла элегантное решение, используя природную пористую структуру дерева. Ученые удалили лигнин - жесткий компонент, отвечающий за прочность клеток, - оставив каркас из целлюлозы. Затем поры заполнили смесью вещества с фазовым переходом и мягкого пластика, который надежно фиксирует активный материал и одновременно усиливает механические свойства композита.

Лабораторные испытания подтвердили высокую надежность нового материала. Образцы выдержали 1000 циклов нагрева и охлаждения без каких-либо утечек, потери прочности или деградации свойств. Как отметил доктор Хонгбинг Лу, один из соавторов исследования и профессор механической инженерии, в отличие от многих других энергосберегающих композитов, деревянные материалы с фазовым изменением сохраняют отличную механическую целостность даже после многократных переходов, что делает их пригодными для долгосрочного использования в строительстве.

Летом материал активно поглощает тепло с улицы, предотвращая резкий нагрев помещений и снижая температуру внутри. Если в стенах, полу или потолке здания достаточно такого композита, колебания температуры становятся гораздо менее выраженными, а потребность в кондиционере может исчезнуть вовсе. Зимой же накопленное тепло помогает поддерживать уют без лишних затрат на обогрев. Таким образом, технология способствует естественному балансу энергопотребления и сокращает пиковые нагрузки на электросети.

Сейчас исследователи продолжают совершенствовать состав и технологию производства, чтобы ускорить переход от лабораторных образцов к реальному строительству. Особое внимание уделяется масштабированию процесса и интеграции материала в стандартные строительные элементы - стены, перекрытия, кровлю. Цель - сделать энергоэффективные решения доступными для широкого круга застройщиков и владельцев домов.

В итоге разработка Университета Техаса в Далласе открывает перспективный путь к более устойчивым и экономичным зданиям. Деревянный композит с фазовым переходом сочетает экологичность природного сырья, высокую долговечность и пассивную регуляцию температуры без электричества. Если технология получит коммерческое воплощение, она сможет заметно снизить энергозатраты на климат-контроль, уменьшить углеродный след строительства и сделать комфортное жилье дешевле в эксплуатации - важный шаг к энергоэффективному будущему городов.

<< Назад: Австралийская магнитная вмятина и геологическое прошлое континента 03.02.2026

>> Вперед: Каллиграфия возвращается в школы 02.02.2026

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Звуки капель ускоряют прорастание на 30% 20.05.2026

Растения обладают удивительной чувствительностью к окружающему миру, и новые исследования показывают, что они способны воспринимать даже звуки. Ученые обнаружили, что семена риса ускоряют свое прорастание, реагируя на шум дождя. Этот механизм помогает растениям лучше приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды и может играть важную роль в их выживании. В ходе экспериментов исследователи записывали звуки дождя разной интенсивности. Оказалось, что падение капель создает значительное звуковое давление - сравнимое с тем, которое фиксируют на небольшом расстоянии от двигателей реактивных самолетов. Хотя такие звуки находятся за пределами человеческого слуха и плохо передаются из воды в воздух, они вполне способны влиять на семена, находящиеся под тонким слоем воды или почвы. Ученые провели серию опытов с посевным рисом, который традиционно высевают в увлажненную почву или под слой воды. Семена помещали в лужи глубиной 2,5-3 сантиметра и воспроизводили звуки дождя. Небол ...>>

Volkswagen ID. Polo GTI 20.05.2026

Volkswagen продолжает развивать легендарную линейку GTI, перенося ее дух в эпоху электромобилей. Компания официально представила ID. Polo GTI - первый полностью электрический "горячий" хэтчбек, который сочетает в себе современные технологии и фирменный драйверский характер моделей GTI, история которых началась еще в 1976 году с первого Golf GTI. Премьера новинки прошла во время знаменитой 24-часовой гонки на Нюрбургринге. Электромотор на передней оси развивает 222 л.с. (166 кВт) и выдает 290 Нм крутящего момента. Разгон с 0 до 100 км/ч занимает 6,8 секунды. Хотя динамика не претендует на звание рекордной в классе, Volkswagen сделал акцент на точной управляемости и узнаваемом "GTI-настроении". Для этого автомобиль оснастили блокировкой переднего дифференциала, адаптивной спортивной подвеской DCC и прогрессивным рулевым управлением. ID. Polo GTI использует ту же батарею емкостью 52 кВтч с химией NMC, что и обычная версия модели. Запас хода по циклу WLTP достигает 424 км. Поддержива ...>>

Коты охотнее разговаривают с мужчинами 19.05.2026

Домашние кошки всегда считались довольно сдержанными и избирательными в проявлении эмоций. Однако новое исследование показало, что наши пушистые питомцы гораздо активнее используют голос при общении с мужчинами, чем с женщинами. Это открытие помогает глубже понять особенности кошачьего поведения и природу их отношений с человеком. Ученые из Университета Анкары проанализировали реакцию 31 домашнего кота. Владельцы записывали на видео поведение животных в первые минуты после возвращения домой, стараясь вести себя максимально естественно. Результаты оказались весьма примечательными: в среднем за первые 100 секунд после прихода мужчины коты издавали 4,3 различных вокализации - мяуканье, мурлыканье или характерные "чириканья". При появлении женщины этот показатель составил всего 1,8. Исследователи изучили 22 разных типа поведения кошек, включая трение о ноги, зевки и реакцию на еду. Единственным значимым различием между мужчинами и женщинами оказалась именно частота вокализаций. Возра ...>>

Умная сушилка Xiaomi Mijia Smart Clothes Drying Machine 3 19.05.2026

Компания Xiaomi представила новую модель Mijia Smart Clothes Drying Machine 3 - инновационный многофункциональный комплекс, который кардинально меняет представление о сушке одежды и организации балконного пространства. Главное преимущество новинки заключается в гибкой системе организации. Устройство оснащено четырьмя независимыми зонами, благодаря чему одновременно можно сушить совершенно разные типы вещей - от легкого белья и носков до объемных одеял и верхней одежды. Для этого предусмотрено 38 открытых крючков, 32 вращающихся зажима, 20 выдвижных стержней и две специальные сетки, что позволяет оптимально использовать каждый сантиметр пространства. Еще одна яркая особенность - встроенное интеллектуальное освещение. 42-дюймовый световой модуль мощностью 36 Вт и световым потоком 3000 люмен способен полностью заменить потолочную люстру на балконе. Пользователи могут регулировать цветовую температуру в диапазоне от 3000 до 5700 K, создавая комфортную атмосферу для разных сценариев - ...>>

Сильнее всего мы злимся на самых близких 18.05.2026

Многие замечали одну и ту же странную закономерность: на работе или в общении с посторонними людьми мы способны сдерживать раздражение даже в сложных ситуациях, а дома можем вспыхнуть из-за сущей мелочи. Этот парадокс хорошо известен психологам и имеет глубокие нейробиологические причины. Оказывается, дело не в "плохом характере", а в особенностях работы нашего мозга и нервной системы. Когда мы находимся среди малознакомых людей, префронтальная кора головного мозга активно контролирует эмоции. Она выступает в роли внутреннего цензора, подавляя агрессию и помогая выбирать социально приемлемые реакции. Дома же мозг воспринимает окружение как максимально безопасное и предсказуемое, поэтому уровень контроля заметно снижается. В результате накопленные эмоции выходят наружу гораздо ярче и сильнее. Кроме того, мозг формирует особый "эмоциональный архив" именно на близких людей. Даже незначительные обиды и раздражения, которые мы переживаем годами, откладываются в памяти. При новом конфл ...>>

Случайная новость из Архива Мышцы из позолоченного лука 14.05.2015 Ученым из Национального университета Тайваня удалось создать искусственные мышцы из эпидермиса репчатого лука. Существующие синтетические мышцы на основе полимеров могут сокращаться и гнуться, но, в отличие от настоящих, не умеют делать этого одновременно. В ходе экспериментов исследователи выяснили, что прозрачная тонкая пленка кожицы лука сокращается под действием электричества и обладает отличной гибкостью. Чтобы сделать из нее искусственные мышцы, из кожи лука удалили влагу с помощью сублимационной сушки, а для удаления гемицеллюлозы из ткани и восстановления утраченной гибкости образец обработали серной кислотой. Затем эпидермис с двух сторон покрыли слоем золота и нарезали на тонкие полоски. В зависимости от напряжения мышечные полоски способны сокращаться, а тестовый пинцет из лука смог поднять ватный шарик весом 0,1 миллиграмма. Ученые продолжат эксперименты на практике и надеются, что "луковая" технология найдет свое применение.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026