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:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Наушники Neurable One с мониторингом концентрации и усталости мозга 10.10.2026

Современные наушники постепенно превращаются из обычного аудиоустройства в персональный электронный помощник. Они уже умеют подавлять окружающий шум, анализировать качество звука и отслеживать некоторые параметры физического состояния человека. Американская компания Neurable пошла еще дальше и предложила использовать наушники для оценки активности мозга, чтобы определить, насколько человек сосредоточен, испытывает умственное напряжение или начинает уставать. Новая модель получила название Neurable One и оснащена 12 датчиками, способными регистрировать электрическую активность мозга. В основе технологии лежит электроэнцефалография, или EEG, применяемая для фиксации электрических сигналов, возникающих при работе нервной системы. Датчики размещены во внутренних накладках наушников и начинают получать информацию сразу после того, как пользователь надевает устройство. Затем специальное приложение анализирует полученные данные и оценивает текущее состояние человека. Разработчики предус ...>>

Климатический кризис меняет питание детей и влияет на их здоровье 09.10.2026

Когда говорят о влиянии климатических изменений на здоровье человека, чаще всего вспоминают экстремальную жару, наводнения, засухи или лесные пожары. Однако последствия глобального потепления могут проявляться гораздо менее заметно. Один из таких механизмов связан с продовольствием: изменения климата способны влиять на урожайность, стоимость продуктов и их доступность, а через это - на качество питания детей. Особое значение эта проблема приобретает в первые годы жизни. Дети в возрасте до пяти лет особенно чувствительны к недостатку необходимых питательных веществ, поскольку именно в этот период питание и окружающая среда тесно связаны с ростом организма, развитием и формированием иммунной системы. Если полноценная пища становится менее доступной, последствия могут проявляться не сразу, но отражаться на здоровье ребенка в дальнейшем. Бразильские исследователи попытались определить, где подобные проблемы могут пересекаться с климатическими факторами. Для этого специалисты разработ ...>>

Случайная новость из Архива Прозрачный транзистор 28.04.2003 Инженеры из Орегонского университета (США) создали первый в мире прозрачный транзистор. Сфера применения новинки обещает быть достаточно широкой. В частности, такие транзисторы можно будет использовать для улучшения характеристик жидкокристаллических дисплеев. Кроме того, устройства с применением прозрачных транзисторов можно монтировать, например, на ветровых стеклах автомобилей для передачи визуальной информации.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026