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:

Власть является ключевым фактором счастья в отношениях 11.03.2026

Исследования семейных и романтических отношений показывают, что длительное счастье пары зависит не только от привычных факторов, таких как доверие, уважение и преданность, но и от более тонких психологических аспектов. Современные ученые ищут закономерности, которые отличают действительно счастливые пары от остальных, чтобы понять, какие механизмы поддерживают гармонию в отношениях. Группа исследователей из Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге и Бамбергского университета провела опрос среди 181 пары, которые состояли в совместных отношениях более восьми лет и прожили вместе хотя бы месяц. Участники заполняли анкету, описывая различные аспекты своих отношений, включая распределение обязанностей, эмоциональную поддержку и степень вовлеченности в совместные решения. Анализ данных показал интересный паттерн: пары, где оба партнера ощущали высокий уровень личной власти, оказывались наиболее счастливыми и удовлетворенными. В данном контексте под властью понимается способност ...>>

Защищенная колонка-повербанк Anker Soundcore Boom Go 3i 11.03.2026

Компания Anker представила новую модель линейки Soundcore - колонку Soundcore Boom Go 3i, ориентированную на активное использование на улице. Новинка отличается высокой степенью защиты: корпус соответствует стандарту IP68, что обеспечивает водо- и пыленепроницаемость, а ударопрочный дизайн выдерживает падение с высоты до одного метра. За качество звука отвечает 15-ваттный драйвер, обеспечивающий пик громкости до 92 дБ, а технология BassUp 2.0 усиливает низкие частоты, делая звучание более насыщенным. Колонка обладает автономностью до 24 часов, а LED-индикатор позволяет контролировать уровень заряда батареи. Кроме того, Soundcore Boom Go 3i может выполнять функцию павербанка: согласно внутренним тестам, устройство способно зарядить iPhone 17 с нуля до 40% за один час, что делает его полезным аксессуаром в походах и поездках. Среди функциональных особенностей модели стоит выделить технологию Auracast, которая улучшает подключение и позволяет создавать стереопару из двух колонок ...>>

Раннее воздержание от алкоголя перестраивает мозг и иммунитет 10.03.2026

Алкогольная зависимость - хроническое расстройство с компульсивным употреблением спиртного, которое влияет не только на поведение, но и на функционирование мозга и иммунной системы. Недавние исследования показали, что даже на ранних этапах воздержания организм начинает перестраиваться, открывая новые возможности для терапии зависимости. Ученые сосредоточились на пациентах, находящихся в первые недели абстиненции, и зафиксировали значительные изменения в мозговой активности. С помощью функциональной магнитно-резонансной томографии они выявили перестройку сетей нейронных связей, отвечающих за контроль импульсов и принятие решений. Эти изменения могут быть ключевыми для восстановления самоконтроля и снижения риска рецидива. Одновременно с нейронной перестройкой исследователи наблюдали колебания иммунной системы. В крови повышался уровень цитокинов - сигнальных белков, регулирующих воспалительные процессы. Эти данные свидетельствуют о существовании нейроиммунного взаимодействия, при ...>>

Жесткий диск Seagate 44 ТВ 10.03.2026

С ростом объемов данных, обрабатываемых крупными компаниями и дата-центрами, требования к накопителям резко увеличиваются. Seagate анонсировала начало поставок новейших жестких дисков Exos емкостью 44 ТБ, которые обещают сочетание рекордного объема и высокой производительности, благодаря передовой платформе Mozaic 4+ и технологии термомагнитной записи HAMR. Платформа Mozaic 4+ включает десять магнитных пластин, каждая из которых имеет емкость более 4 ТБ. В сумме это позволяет получить общий объем накопителя 44 ТБ - рекордный показатель для современных HDD. В сочетании с вращением шпинделя на скорости 7200 оборотов в минуту это обеспечивает скорость передачи данных порядка 300 МБ/с, что делает диск подходящим для работы с большими массивами информации. Seagate отмечает, что использование Exos повышает общую эффективность систем хранения примерно на 47%. Для корпоративных клиентов это означает сокращение занимаемой площади под кластеры на 9 квадратных метров и снижение годового эне ...>>

Скука - двигатель перемен 09.03.2026

Современная жизнь редко оставляет человеку время на простое ощущение скуки. С развитием цифровых технологий и постоянным доступом к социальным сетям мы стремимся мгновенно развлекать себя, избегая пауз, когда ум может быть свободен от внешних раздражителей. Между тем, новое исследование показывает, что скука выполняет важную роль в психическом здоровье и может стимулировать личностное развитие. Часто скука воспринимается как негативное состояние, которое хочется немедленно устранить. Однако психологи отмечают, что именно моменты, когда человеку становится по-настоящему скучно, могут побудить к поиску нового хобби, пересмотру жизненных приоритетов или появлению свежих идей. Это состояние открывает пространство для саморефлексии и внутреннего роста. Исследователи из Университета Бата и Тринити-колледжа показали, что привычка уходить в социальные сети в моменты скуки мешает человеку достигать "максимальной скуки". В результате стимулируется лишь поверхностное отвлечение, которое не ...>>

Случайная новость из Архива Особенность мозга лидера помогает убеждать 01.04.2015 Лидер должен уметь убеждать людей в том, что он знает, как лучше, и что ему можно доверять. Иными словами, он должен уметь находить общий язык с другими. Исследователи из Пекинского педагогического университета совместно с Обществом Макса Планка и еще несколькими европейскими и американскими научными центрами решили узнать, как такое умение проявляется в активности человеческого мозга. Участников эксперимента разбивали на группы по три человека (каждая состояла либо только из мужчин, либо только из женщин), и каждой тройке предлагали в течение нескольких минут обсудить некую моральную дилемму. За активностью мозга следили с помощью спектроскопии в ближней инфракрасной области, которая позволяет отслеживать изменения в уровне гемоглобина, связанного с кислородом - там, где мозг активнее всего работает, там и кислород расходуется сильнее. После дискуссии ее участники называли того, кто, по их мнению, оказался лидером группы. Одновременно по записи разговора лидера должны были определить "независимые эксперты" - посторонние люди, не участвовавшие в обсуждении и не знающие никого из спорщиков. В статье в PNAS Цзин Цзян (Jing Jiang) и ее коллеги описывают любопытный феномен, который им удалось обнаружить: определенный участок коры (а именно левая височно-теменная спайка) в ходе дискуссии начинал у разных людей работать в унисон. Причем синхронизация происходила по мозгу одного из них, которого потом признавали лидером как сами участники дискуссии, так и те, кто слушал ее в записи. Известно, что височно-теменная спайка помогает нам понять чужое психическое состояние, вникнуть в эмоции и мысли другого человека, потому ее еще можно назвать зоной эмпатии. (Кстати говоря, такой же участок коры есть и у обезьян, и работает он, как недавно показали исследователи из Оксфорда, точно так же, то есть настроен на эмпатическое понимание.) Поскольку лидер должен одновременно и чувствовать настроение своей группы, и влиять на эмоции и мысли других людей, неудивительно, что активность именно этой зоны коры оказалась связана с появлением "уважаемого человека". Синхронизация происходила в большей степени при вербальном, нежели при невербальном общении, что вполне понятно: мимика, жесты и язык тела служат у нас обычно лишь вспомогательными средствами общения, подкрепляющими то, что сказано словами. Здесь было важно не то, как часто человек открывал рот во время дискуссии, а что он говорил. Некоторые из членов группы вступал в разговор очень часто, но не обязательно становились главными, и лишь слова настоящего лидера, даже если он говорил не очень много, вызывали синхронизацию активности коры. То есть сами по себе речевые навыки явно недостаточны для лидерской позиции (кстати, языковые центры коры у разных членов группы "активничали" по-своему). В какую же сторону шло согласование мозговой активности - то есть, проще говоря, кто под кого подстраивался? Процесс шел в обе стороны, однако сильнее всего синхронизировались с другими именно лидерские мозги. Вступая в общение, потенциальный глава группы должен был как-то согласовать то, что он собирается сказать, с мыслями и чувствами других людей. Так что его мозг в буквальном смысле настраивался на чужую волну. Это не значит, что он подлаживался под чужое мнение и начинал его повторять - это значит, что он понимал и учитывал чужую позицию в собственных словах. Речь ни в коем случае не идет о том, что такая мозговая активность служит причиной появления лидера. Вышеописанные нейрофункциональные особенности лишь указывают на то, что происходит в головах у людей, когда группа выделяет человека, которому она доверяет и который может руководить остальными. Такого человека можно обнаружить еще до явных выборов главы сообщества - просто по тому, как меняется мозговая активность в ходе групповой коммуникации. Очевидно, такая способность - в большей степени человеческая черта, хотя, возможно, эволюционировать она начала еще у обезьян (ведь они, напомним, тоже могут чувствовать психическое состояние другого). Хотелось бы надеяться, что из этих результатов выйдет и практическая польза: например, нейробиологи и психологи могли бы создать тест, позволяющий по активности мозга оценить, достоин ли кандидат в руководители занять предлагаемое ему место.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026