Исследователи Университета Колорадо в Боулдере представили почти прозрачный теплоизоляционный материал для окон, который работает как высокотехнологичная пузырчатая пленка. Разработку назвали MOCHI (Mesoporous Optically Clear Heat Insulator). Это силиконовый гель, в котором более 90 % объема занимает воздух, заключенный в сети сверхтонких пор.
Фокус в том, что эти поры настолько малы (намного тоньше человеческого волоса), что молекулам газа внутри трудно эффективно передавать тепло через столкновения — и теплопередача резко замедляется. Во время демонстрации лист MOCHI толщиной около 5 мм позволял держать ладонь над открытым пламенем без ощутимого нагрева. При этом материал почти не затуманивает картинку: в пресс-релизе CU Boulder указано, что он отражает примерно 0,2 % падающего света.
Потенциальный эффект для энергоэффективности — значительный: здания в мире потребляют около 40 % всей сгенерированной энергии, а окна — одна из главных зон теплопотерь и перегрева. Пока MOCHI производят только в лаборатории, но авторы считают, что процесс можно упростить для масштабирования, а ингредиенты — относительно недорогие.
Как это работает? Такой материал почти весь состоит из воздуха, но этот воздух заключен не в больших пузырьках, а в миллиардах сверхмелких пор внутри прозрачного силиконового каркаса. Когда поры очень малы, молекулам воздуха негде разогнаться, они чаще упираются в стенки пор и хуже переносят тепло — то есть тепло проходит гораздо медленнее. При этом поры настолько мелкие, что почти не рассеивают видимый свет: свет проходит, а тепло — тормозится. Именно сочетание прозрачности и микропористой структуры и дает эффект «окна-термоса».
Почему это важно? Для космических исследований и астрономии прозрачная теплоизоляция интересна как способ уменьшить энергопотребление иллюминаторов в гермомодулях и теплицах (на Луне / Марсе), а также стабилизировать температурный режим оптических систем. Меньшие тепловые градиенты у остекления / защитных окон снижают конвекцию и локальные турбулентные потоки, которые ухудшают качество наблюдений; дополнительно материал может помогать с обледенением / росой при контролируемом подогреве.
Возвращение на Луну уже в планах до конца десятилетия, но в научном сообществе все громче звучит провокационный вопрос: не стоит ли перескочить Луну и как можно быстрее нацелиться на Марс? В материале «NASA призывают как можно быстрее отправить людей на Марс» мы разобрали, что именно предлагает консорциум американских ученых и инженеров в своем отчете, а также какие риски могут стать решающими — от космической радиации до биозащиты и возможного загрязнения марсианской среды.
По материалам science, eurekalert
