Wygląda na to, że chińscy badacze mogą mieć odpowiedź na ten palący problem. Zespół z Southeast University stworzył specjalny rodzaj cementu, który zamiast gromadzić ciepło słoneczne, aktywnie je oddaje. Materiał wykazuje zdolność do obniżania temperatury o znaczące wartości w porównaniu do otoczenia.
Mechanizm działania nowego materiału
Badania opublikowane w Science Advances szczegółowo opisują działanie innowacyjnego cementu. Sekret tkwi w ettringicie – siarczanie wapnia i glinu, który stanowi podstawowy składnik materiału. Jego struktura wykorzystuje zaawansowane rozwiązania fotoniczne mikroskopijnych struktur powierzchniowych działających jak lustro dla promieni słonecznych.
Czytaj także: Oto cement przyszłości. Wystarczyło połączyć tylko trzy składniki
Materiał odbija aż 96,2 procent padającego światła, jednocześnie emitując 96 procent ciepła podczerwonego. Proces ten zachodzi dzięki samoorganizacji wielowymiarowych kryształów ettringitu w połączeniu z hierarchicznymi porami w materiale. To naturalne zjawisko blokuje zewnętrzne ciepło i uwalnia energię termiczną zgromadzoną wewnątrz bez potrzeby stosowania dodatkowych substancji czy skomplikowanych mechanizmów.
Wyniki testów w praktycznych warunkach
Eksperymenty przeprowadzone w rzeczywistych warunkach przyniosły obiecujące rezultaty. Podczas pomiarów na dachach budynków w godzinach największego nasłonecznienia, gdy temperatura otoczenia sięgała 38,4°C, nowy cement okazywał się o 5,4°C chłodniejszy od powietrza wokół. Dla porównania, tradycyjny cement w tych samych warunkach nagrzewał się do 59°C, co daje różnicę prawie 20 stopni między materiałami.
Co ważne, superchłodny cement nie traci swoich właściwości pod wpływem czynników zewnętrznych. Testy wykazały jego wysoką odporność na ściskanie, zginanie, ścieranie i działanie sił adhezyjnych. Materiał zachowuje zdolności chłodzące nawet po wielokrotnym zamrażaniu i rozmrażaniu, kontakcie z cieczami korozyjnymi czy intensywnym promieniowaniu UV.
Potencjał środowiskowy i wyzwania
Analiza cyklu życia z wykorzystaniem uczenia maszynowego sugeruje, że nowy cement może osiągać ujemny bilans emisji dwutlenku węgla. Szacunki wskazują, że zastąpienie konwencjonalnego cementu superchłodną wersją mogłoby zmniejszyć emisje CO2 o około 2,9 tony na tonę materiału w ciągu 70 lat.
Zastosowanie takiego rozwiązania w budynkach miejskich mogłoby przynieść znaczące oszczędności energii związane z klimatyzacją. Budynki pokryte chłodzącym cementem wymagałyby mniej energii do utrzymania komfortowej temperatury, co przełożyłoby się na niższe rachunki za prąd i mniejsze obciążenie sieci energetycznej.
Naukowcy zapewniają, że materiał jest opłacalny ekonomicznie, a jego produkcja może być łatwo skalowana. Strategia inżynierii tego typu oferuje uniwersalne rozwiązanie, które można zastosować nawet do konwencjonalnego cementu. Materiał zaprojektowano jako wielofunkcyjny – może służyć zarówno jako chłodnica radiacyjna, jak i pełnowartościowy materiał konstrukcyjny do zastosowań na dachach, ścianach zewnętrznych i innych elementach budynków.
Czytaj także: Chińczycy stworzyli cement przyszłości. Jego możliwości zaskakują nawet ekspertów
Zespół pod kierownictwem profesora Wei She z Wydziału Materiałoznawstwa i Inżynierii pracuje nad dalszymi ulepszeniami, eksperymentując z różnymi składami chemicznymi i technikami produkcji. Skalowanie produkcji, zapewnienie powtarzalnej jakości i spełnienie wszystkich norm budowlanych to dopiero początek tej drogi.
Superchłodny cement może stać się ważnym elementem transformacji miast w kierunku większej odporności klimatycznej. Jeśli technologia spełni pokładane w niej nadzieje, mogłaby znacząco przyczynić się do redukcji miejskich wysp ciepła i globalnych emisji gazów cieplarnianych. To zdecydowanie jedna z ciekawszych innowacji w budownictwie ostatniego czasu.