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:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

LG и Prime Video: студияная версия кинематографа 31.07.2026

Современные телевизоры предлагают множество режимов изображения, которые автоматически корректируют цвета, контраст и резкость. Однако создатели фильмов часто жалуются, что дополнительная обработка искажает их замысел. Новая функция, появившаяся на телевизорах LG, пытается решить эту проблему, передавая контроль над настройками непосредственно студии. LG и Prime Video запустили режим "Оригинал автора" - первую настройку изображения, которой управляет сама студия. Он доступен только на OLED evo 2026 модельного года. LG Electronics и Prime Video объявили о совместной инициативе, приуроченной к стриминговой премьере фильма "Властелины Вселенной". В рамках сотрудничества на телевизорах компании появились две новые функции - режим изображения "Оригинал автора" и голосовая команда для пульта Magic Remote. Ключевая новинка - режим "Оригинал автора", который в LG называют первым в области настройки изображения для стримингового контента. Его отличие от распространенного FILMMAKER MODE за ...>>

Астронавты на Марсе не смогут выжить даже в скафандрах 30.07.2026

Высадка людей на Марс остается одной из самых амбициозных целей космических агентств. Красная планета лишена пригодной для дыхания атмосферы и подвергается высокому уровню солнечной радиации, поэтому астронавты смогут находиться на ее поверхности только в специальных скафандрах. Однако новые исследования показывают, что даже самые современные космические костюмы могут оказаться непригодными для работы в условиях марсианской гравитации. По результатам испытаний стало ясно, что новые скафандры NASA не подходят для использования астронавтами на Красной планете. На Марсе отсутствует воздух, пригодный для дыхания, а также наблюдается высокий уровень солнечной радиации. Это лишь некоторые из многих факторов, которые усложнят нахождение людей на поверхности. Современные скафандры не рассчитаны на марсианскую гравитацию, составляющую примерно 38 процентов земной. Новейшее поколение костюмов просто слишком тяжелое для использования на Марсе, пишет Phys. Новая серия скафандров, которую раз ...>>

Случайная новость из Архива Искусственная Луна для экспериментов с гравитацией 21.01.2022 Ученые из КНР построили исследовательский центр, который позволит создать модель среды с низкой гравитацией, используя эффекты магнетизма. Научная лаборатория, открытие которой намечено на текущий год, будет использовать мощные магнитные поля. Конструкция представляет собой вакуумную камеру диаметром 60 см, в которой гравитацию можно заставить "исчезнуть". На подобное решение исследователей вдохновил эксперимент, в котором магниты использовались для того, чтобы заставить левитировать лягушку. По словам инженера-геотехника Ли Руйлиня (Li Ruilin) из Китайского горно-технического университета, камера будет заполнена камнями и пылью для имитации лунной поверхности - она является "первой в своем роде" в мире и может имитировать условия пониженной гравитации "настолько долго, насколько это необходимо". Ученые намерены использовать центр для тестирования технологий в средах с пониженной гравитацией до того, как разработки будут отправлены на Луну, где сила гравитации составляет примерно 1/6 земной. Это позволит избежать технических неполадок на месте, а также проверить, смогут ли некие "определенные структуры" существовать на лунной поверхности и косвенно оценить жизнеспособность человеческого поселения на спутнике Земли. По словам ученых на некоторые эксперименты уходят в симуляторе секунды, на другие - несколько дней. В частности, речь идет о контроле деформации материалов под воздействием постоянных температур и нагрузки. Источником вдохновения для работ стали изыскания физика Андре Гейма (Andre Geim, он же Андрей Константинович Гейм) из Манчестерского университета Великобритании, в 2000 году получившего "Шнобелевскую премию" за разработку эксперимента, благодаря которому лягушка смогла левитировать под воздействием электромагнитов. Добавим, что в 2010 году получил Гейм уже получил Нобелевскую премию по физике за создание метода получения графена. В случае с лягушкой и китайской камерой используется один и тот же эффект "диамагнитной левитации". В норме крайне слабые разнонаправленные магнитные поля всех атомов, идет ли речь о капле воды или лягушке, не демонстрируют сколько-нибудь значимых эффектов, но приложение к объектам внешнего магнитного поля позволяет добиться интересных результатов. Тесты в вакуумной камере будут использоваться при подготовке очередных этапов программы лунных исследований Чанъэ, названной в честь древней китайской богини Луны. КНР уже успешно завершила ряд миссий в рамках лунной программы и намерена построить исследовательскую станцию на южном полюсе спутника к 2029 году.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026