Екип от учени от Технологичния университет в Нанянг, Сингапур (NTU Singapore), разработва иновативна стенна плочка, направена от мицел – кореновата мрежа на гъбите. Тези „плочки от гъби“ могат да осигурят безенергийно решение за охлаждане на сгради.
Плочките съчетават мицел с органични отпадъци, за да образуват биоматериал, който подобрява изолацията. Предишни изследвания вече показват, че композитите, свързани с мицел, превъзхождат конвенционалните изолационни материали като експандиран вермикулит и лек експандиран глинен агрегат.
За да подобри възможностите за охлаждане, екипът на NTU Сингапур си сътрудничи с местната дизайнерска фирма bioSEA. Те проектират повърхността на плочката така, че да имитира кожата на слон, която е естествено структурирана с бръчки и пукнатини, за да регулира топлината.
Лабораторните тестове показват, че вдъхновената от кожата на слоновете текстура подобрява степента на охлаждане с 25 % в сравнение с плоска плочка с мицел. Тя също така намалява скоростта на нагряване с 2 %.
Освен това охлаждащият ефект се увеличава със 70 % при симулирани условия на дъжд, което прави тези плочки изключително подходящи за тропическа среда.
Плочките от мицел като екологична алтернатива за изолация
Тъй като строителната индустрия допринася за близо 40% от свързаните с енергията емисии в световен мащаб, устойчивите изолационни материали са все по-голям приоритет. Доцент Хортенс Льо Феран от NTU – ръководител на проучването, подчертава значението на това развитие.
„Изолационните материали все по-често се вграждат в стените на сградите, за да се повиши енергийната ефективност, но те са предимно синтетични и водят до екологични последици през целия си жизнен цикъл“, казва Льо Феран.
„Композитът, свързан с мицел, е биоразградим материал, който е силно порест, което го прави добър изолатор. Всъщност неговата топлопроводимост е сравнима или по-добра от някои от синтетичните изолационни материали, използвани в сградите днес.“
Изследователският екип работи в тясно сътрудничество с bioSEA, за да интегрира принципите на естествения дизайн в плочката. Резултатът е доказателство за концепцията, което демонстрира ефективно и устойчиво охлаждане в горещи и влажни условия.
Д-р Ануж Джаин, директор-основател на bioSEA, обяснява вдъхновението зад дизайна на плочката, вдъхновен от кожата на слон. „Слоновете са големи животни, които живеят в горещ и понякога влажен тропически климат. За да издържат на горещината, слоновете са еволюирали до силно набръчкана кожа, която увеличава задържането на вода и охлажда животното чрез изпарение.“
Подобряване на топлинните характеристики чрез вдъхновен от биологията дизайн
За да създадат плочките, учените отглеждат мицел върху органични отпадъчни материали, като бамбукови стърготини и овес.
Сместа е опакована в шестоъгълни форми, проектирани с текстура, наподобяваща слонска кожа, с помощта на компютърно моделиране. Плочките се отглеждат на тъмно в продължение на две седмици, изваждат са от матрицата и се оставят да узреят, преди да се изсушат във фурна при 48°C за три дни.
Тестовете показват, че плочката с текстуриран мицел абсорбира топлина по-бавно от плоската. Когато са поставени върху гореща плоча с температура 100°C (212°F) за 15 минути, изследователите проследяват промените в температурата с помощта на инфрачервена камера.
Температурата на текстурираната плочка се повишава с 41,02°F (5,01°C) на минута, докато плоската плочка се нагрява със скорост 42,53°F (5,85°C) на минута, което показва нейната устойчивост на абсорбиране на топлина.
Охлаждащият ефект на плочките е тестван и чрез нагряване на едната им страна до 100°C (212°F), след което тя е изложена на условията на околната среда (71,6°F/22°C, 80% влажност). Плочката, вдъхновена от кожата на слон, губи топлина със скорост 4,26°C в минута, когато се нагрява от плоската страна, което показва нейното отлично разсейване на топлината.
Водата допълнително подобрява охлаждащите свойства на плочките. При симулиран дъжд текстурираната плочка губи 45,09°F (7,27°C) в минута – 70% подобрение в сравнение със сухите условия. Това се случва, тъй като хидрофобната природа на мицела задържа водни капки на повърхността му, насърчавайки изпарителното охлаждане.
Освен това екипът на NTU работи с местния стартъп Mykílio, за да увеличи производството на тези плочки с мицел и да ги тества върху фасади на сгради. Все още обаче има предизвикателства пред разширяването на употребата им, особено времето, необходимо за растежа на мицела, което отнема от три до четири седмици.
„Разработихме обещаваща екосъобразна алтернатива, която превръща отпадъците в ценен ресурс, като същевременно преосмисля конвенционалните материали за управление на топлината“, казва Льо Феран. „Това отваря пътя за повече дизайни, вдъхновени от кожата на слон, и използването на различни щамове мицел за преодоляване на предизвикателствата, които идват с използването на плочките с мицел като алтернативен строителен материал.“
Изследването е публикувано в списание Energy & Buildings.
Източник: InterestingEngineering
