3D tlačiteľné materiály s fázovou zmenou lepšie izolujú budovy
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 6. 8. 2021
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Vykurovacie a chladiace systémy sú jednými z najväčších „žrútov“ energie, takže pasívna regulácia teploty môže byť dobrým spôsobom, ako znížiť náklady aj emisie. Materiály s fázovou zmenou (takzvané PCM) to sľubujú a inžinieri z Texasskej univerzity A&M teraz vyvinuli nový kompozit PCM, ktorý je možné 3D tlačiť.
Materiály s fázovou zmenou sú materiály, ktoré pri zmene teploty prepínajú medzi fázami hmoty. Jednou z najsľubnejších aplikácií tejto technológie je tepelná izolácia. PCM materiál sa pri absorpcii tepla topí na kvapalinu a ochladzuje okolie. Keď sa teplota okolia ochladí, materiál opäť stuhne a uvoľní uložené teplo.
V minulosti sa PCM materiály používali v šálkach na kávu, aby udržali nápoje horúce, ako textílie, ktoré nositeľa podľa potreby udržia v teple alebo v chlade, tekuté povlaky, ktoré zabraňujú tvorbe námrazy, a v stavebných materiáloch, ktoré lepšie regulujú vnútornú teplotu. Práve vlastnosti PCM materiálu pre poslednú oblasť chceli vedci v novej štúdii zlepšiť.
Predchádzajúce PCM materiály boli dosť neefektívne a nákladné, pretože na to, aby udržali svoju tekutú formu, potrebujú nejaké opláštenie. To znamená, že pelety PCM je potrebné vložiť do stavebného materiálu, ale do tejto formy sa ich zmestí menej a je ťažké rozšíriť výrobu.
V tejto novej štúdii sa vedci z Texasskej univerzity A&M snažili zmiešať PCM priamo do stavebného materiálu. Zmiešali pritom parafín, ako PCM, s tekutou živicou ako nosnou štruktúrou, čím vznikol mäkký, „pastovitý“ materiál, ktorý je možné tvarovať podľa potreby. Ako náhle je v požadovanom tvare, môže byť aplikované ultrafialové svetlo, aby vytvrdla živica.
Konečným výsledkom je materiál dostatočne pevný na použitie na stavbe, s vnútornými ložiskami PCM. Bez potreby ďalšieho opláštenia môže byť PCM kompozit zabalený hustejšie, obsahuje až 63 hmotnostných percent materiálu, čo zvyšuje jeho schopnosť regulovať teplotu okolia.
No najdôležitejšie je to, že materiál sa dá jednoduchšie vyrábať vo veľkom meradle. Jeho stlačiteľnosť znamená, že sa z neho dá vyrobiť „atrament“ pre 3D tlač, z ktorého sa dá potom vyrobiť akýkoľvek tvar alebo veľkosť, a to za oveľa nižšie náklady ako z iných stavebných materiálov PCM.
Tím predviedol nový materiál 3D tlačou a vytvrdením modelu malého dutého domu. Keď bol tento model vložený do rúry, dutý interiér bol o 40 percent chladnejší ako vonkajšie prostredie. Materiál tiež nevykazoval takmer žiadny únik PCM počas 200 cyklov topenia a tuhnutia.
Vedci tvrdia, že budú experimentovať s rôznymi PCM kompozitmi, aby zistili, či môžu predĺžiť teplotný rozsah, v ktorom fungujú. To by im mohlo pomôcť znížiť náklady na energiu súvisiace s prevádzkou vykurovacích a chladiacich systémov.
Výskum bol publikovaný v magazíne Matter.
