MY.UAНовини
Будинки, що гріють самі себе — реальність? Вчені створили цемент, що генерує електрику з тепла та працює як акумулятор
Будинки, що гріють самі себе — реальність? Вчені створили цемент, що генерує електрику з тепла та працює як акумулятор

Будинки, що гріють самі себе — реальність? Вчені створили цемент, що генерує електрику з тепла та працює як акумулятор

Depositphotos

Науковці з Південно-Східного університету в Китаї розробили новий матеріал на основі цементу, здатний виробляти та зберігати електрику з тепла.

Зазначається, що мова йде про суміш цементу з гідрогелем, яка була розроблена групою науковців під керівництвом професора Чжоу Янга. Вчені надихались шаруватою структурою в середині стебла рослин для створення матеріалу, який перетворюватиме теплову енергію на електричну та зберігатиме її.

Новий матеріал на основі цементу та гідрогелю демонструє коефіцієнт теплової потужності (коефіцієнт Зеєбека) — 40,5 мВ/К та коефіцієнт добротності

параметр коливальної системи, що визначає ширину резонансу і характеризує, у скільки разів запаси енергії в системі більше, ніж втрати енергії за час зміни фази на 1 радіан. Тобто чим вище добротність коливальної системи, тим менше втрати енергії за кожен період і тим повільніше загасають коливання — 6,6×10⁻². Ці значення у 10 та 6 разів вищі за ті, що були зафіксовані для аналогічних термоелектричних матеріалів на основі цементу. 

Біологічний дизайн цементно-гідрогелевої термоелектричної суміші/Sciencedirect

Цемент має властивості іонного термоелектричного ефекту, тобто, здатний генерувати електрику. Однак цей ефект переважно слабкий, щоб використати його на практиці. А все через те, що структура цементу занадто щільна, що обмежує швидкість руху іонів.

«Відмінність у швидкості дифузії між катіонами та аніонами у розчині  цементу з порами через різницю у взаємодії зі стінками пор наділяє цемент іонними термоелектричними властивостями. Однак ізоляція пор щільною цементною матрицею перешкоджає швидкому транспортуванню іонів із вищою швидкістю дифузії, запобігаючи збільшенню різниці рухливості між іонами та обмежуючи підвищення коефіцієнта Зеєбека», — пояснюють дослідники.

Для вирішення цієї проблеми науковці створили багатошарову структуру. У цій структурі шари цементу чергуються із шарами гідрогелю полівінілалкоголю. Шари гідрогелю швидко пропускають гідроксид-іони (OH⁻). У той же час ділянки між цементом та гідрогелем спроєктовані таким чином, щоб міцно зв’язуватись з іонами кальцію (Ca²⁺) і слабіше з OH⁻. 

Цей дисбаланс дозволяє збільшити термоелектричний ефект, прискорюючи рух певних іонів і створюючи істотну різницю у рухомості. Однак іноваційний матеріал непросто здатен генерувати електрику, він також може зберігати її як акумулятор. Багатошарова структура наділяє його як властивостями міцного матеріалу, так і здатністю зберігати електричну енергію. У майбутньому це дозволить будівлям, мостам, дорогам, побудованим з цього матеріалу, живити датчики та бездротові системи зв’язку, безпосередньо вбудовані у конструкції.

За словами дослідників, розроблена ними багатошарова структура дозволяє створювати велику кількість ділянок для взаємодії, що підсилюватимуть іони у цементі та сприятимуть підвищенню термоелектричних характеристик. Уявіть собі тротуари, які живлять вуличні ліхтарі, або мости, які контролюють власний структурний стан без зовнішніх джерел живлення.

Результати дослідження були опубліковані у журналі Science Bulletin

Нові плівки з оксиду титану одразу перетворюють сонячне світло на тепло

Ще одним значним досягненням у сфері енергоефективності стала розробка науковців з канадського Національного інституту наукових досліджень.

Науковцям вдалось створити тонку плівку на основі оксиду титану особливої фази Ti₄O₇, відомої як «фази Магнелі», це субоксиди титану у вигляді порошку з унікальними електричними та хімічними властивостями. Новий матеріал, здатний безпосередньо перетворювати сонячне світло в тепло з напрочуд високою ефективністю.

«Ti₄O₇ класично синтезується методами термічного відновлення в порошковій формі. Ці методи, як правило, не дозволяють синтезувати чисту фазу матеріалу Ti₄O₇ та/або точно контролювати його склад, морфологію та наноструктуру», — пояснює один з провідних авторів дослідження, аспірант Національного інституту наукових досліджень, Луїк Пішон. 

За його словами, за допомогою цих методів частіше за все отримують змішані фази, які обмежують властивості матеріалу, зокрема електропровідність. Окрім цього придатний для використання матеріал обмежується розмірами невеликих гранул.

Температурні профілі плівок Ti₄O₇, нанесених за різних температур/Nature

Для вирішення цієї проблеми команда під керівництвом професора Ель Хакані застосувала метод магнітронного розпилення. Цей метод дозволяє наносити тонкі плівки і широко використовується у напівпровідниковій промисловості. За допомогою цієї технології розробникам вдалось нанести тонкі плівки Ti₄O₇ товщиною у кілька сотень нанометрів на покриття з металу, кремнію та скла.

«Нанесене таким чином покриття Ti₄O₇ повністю змінює поверхневі властивості підкладки, яка в іншому випадку може бути досить великою або мати неоднорідну структуру (металеві пластини, кремнієві пластини або скляні пластини)», — пояснює керівник дослідження, професор Ель Хакані.

Дослідники зазначають, що розроблені ними тонкі плівки на основі Ti₄O₇ можуть використовуватись у виробництві високопродуктивних анодів для очистки води. Крім того, матеріал може бути суттєво корисний при виробництві водню і аміаку. Цей тип покриття може використовуватись для розумних вікон з підігрівом, що сприятиме підвищенню енергоефективності будинків. 

Спецпроєкти

Фізики визначили дахи для будинків з ідеальним збереженням тепла

Професор кафедри машинобудування з Університету Дьюка у США Адріан Бежан спільно з доцентом кафедри машинобудування та матеріалознавства у Міжнародному університеті Флориди Пежманом Марданпуром визначили форму дахів для будинків, які ідеально зберігають тепло. 

За результатами розрахунків науковці встановили, що присадкувата або висока лінія даху, впливатимуть на те, як поводитиметься повітря всередині. Якщо взяти одну вершину на А-подібній рамі або круглому конусі, і якщо ця вершина буде менше 0,9 м у висоту, повітря буде плавно і рівномірно текти по ній, як вода, що стікає по краю раковини.

Adrian Bejan, Duke University

Виходячи з фізики цих повітряних потоків і теплопередачі, якщо коник даху коротший близько 0,9 м, він повинен бути приблизно в три або чотири рази ширше своєї висоти, щоб мінімізувати втрати тепла.

Результати дослідження були опубліковані у журналі International Communications in Heat and Mass Transfer

За матеріалами Interesting Engineering; TechXplore

Теги за темою
Будівництво
Поділитися
Поділитися сюжетом
Джерело матеріала
Як правильно повертати гроші, щоб вони примножувались
24tv
2025-07-27T05:03:33Z
Стане у пригоді багато разів: як приготувати вишуканий салат з елементарної моркви
24tv
2025-07-27T04:33:14Z
Де нуль серед шісток: треба мати "зір орла", щоб знайти заховану цифру за 15 секунд
GlavRed
2025-07-27T04:27:02Z
Терміново позбавляйтеся від них: 5 рослин, які наражають ваш будинок на небезпеку
Знай
2025-07-27T03:51:30Z
Незвичайний ребус: знайдіть 3 відмінності на тарілках із локшиною за 33 секунди
GlavRed
2025-07-27T03:27:39Z
Як правильно – "на добраніч" чи "надобраніч": вчителька пояснила
GlavRed
2025-07-27T03:27:24Z
Як виступати публічно і не боятися: секрети успішного спікера
GlavRed
2025-07-27T03:27:21Z
М'ясні котлети їсти більше не захочете: спробуйте приготувати їх з кабачка
Telegraf
2025-07-27T03:18:58Z
Сором: навіщо він нам і як керує нашим життям
GlavRed
2025-07-26T23:27:32Z
Зірки «Хлопців» у новому трейлері «Покоління V» — другий сезон стане прологом фіналу головного серіалу
ITC
2025-07-27T05:42:00Z
Мільйони доларів на казкове свято: 10 найдорожчих зіркових весіль в історії шоубізнесу
24tv
2025-07-27T05:36:34Z
Вічне життя в літературі: секрет популярності родинних романів
ZN UA
2025-07-27T05:34:06Z
«Український оркестр свободи» виступить у восьми європейських містах
УкраинФорм
2025-07-27T05:15:20Z
Там, де пахне сіном і видно зорі: які українські зірки народились у маленьких селах
24tv
2025-07-27T04:03:56Z
Музей America on Wheels: подорож у минуле
AutoCentre
2025-07-27T01:46:16Z
Жадан: Війна змінила українську мову, наповнивши її болем
УкраинФорм
2025-07-26T22:45:30Z
DISCOMAN – "Королева" – 1 місце чарту FM-TV минулого тижня.
FM-TV
2025-07-26T21:15:33Z
«Буря» з України зібрала аншлаги на відкритті Міжнародного Шекспірівського фестивалю
УкраинФорм
2025-07-26T21:06:01Z
Головне – досягти своїх цілей: у Путіна зробили нову цинічну заяву про війну в Україні
24tv
2025-07-20T09:30:42Z
Хто може стати майбутнім президентом США? У Білому домі назвали ймовірного наступника Трампа
Telegraf
2025-07-27T06:15:02Z
Держсекретар США: Трамп втрачає терпіння щодо Росії та Путіна
Лига
2025-07-27T06:06:59Z
РФ готує великий наступ у серпні: яка країна допоможе Путіну
ГЛАВКОМ NET
2025-07-27T06:00:13Z
Парламент Косово на межі розпуску: урядовці за 54 спроби не обрали прем'єра
24tv
2025-07-27T06:00:12Z
"Був би чудовим": в США сказали, хто може замінити Трампа на посаді президента
GlavRed
2025-07-27T06:00:11Z
Зіткнення на кордоні між Таїландом і Камбоджею тривають, попри заклик Трампа до перемир'я
ZN UA
2025-07-27T05:58:11Z
Як Росія підписала собі вирок
GlavRed
2025-07-27T05:27:47Z
Безугла вдруге вийшла на протести у Києві і заспівала із учасниками Гімн України
Комсомольская правда
2025-07-27T05:25:31Z
Привітання з Днем медичного працівника: які теплі слова сказати лікарям
24tv
2025-07-27T05:12:12Z
Немовля з "пухлиною" у роті приголомшило лікарів: що це було насправді
TSN
2025-07-27T04:33:52Z
Зі святом, медики! Найкрасивіші привітання у картинках та листівках зі святом 27 липня
Telegraf
2025-07-27T03:18:42Z
Гуманітарна допомога для пенсіонерів та ВПО у Хмельницькому: де українці можуть отримати безкоштовну медичну підтримку
Политека
2025-07-27T03:00:44Z
Від сексу до омлету: вісім дешевих і простих способів позбутися стресу
Gazeta UA
2025-07-26T21:42:30Z
Вчені навчили комарів протистояти малярії: що це означає для людства
TSN
2025-07-26T21:24:37Z
Труситиме весь день: вчені назвали щоденну звичку, яка призводить до підвищення тиску
Знай
2025-07-26T19:51:17Z
До Дня медичного працівника Валерій Дубіль, Віта Присяжнюк і фонд «Надія» здійснили гуманітарну місію на Донеччину та Сумщину
Политека
2025-07-26T19:48:25Z
Присідання, тяга і ще дещо: ось 5 простих вправ, які швидко приведуть вас у форму
24tv
2025-07-26T19:09:23Z
Силовики проти силовиків: як у казахстанській колонії для колишніх правоохоронців виросла банда “Барона”
Украина Криминальная
2025-07-27T06:03:42Z
Лісова пожежа охопила північне передмістя Афін
Европейская правда
2025-07-27T05:58:29Z
На Сумщині двоє чоловіків загинули, підірвавшись на міні
Gazeta UA
2025-07-27T05:54:23Z
На Полтавщині через падіння уламків дронів пошкоджені чотири будинки
УкраинФорм
2025-07-27T05:51:01Z
Найвища температура в історії Європи: через аномальну спеку Туреччину охопили пожежі
24tv
2025-07-27T05:45:50Z
Росіяни скинули вибухівку з дрона на чоловіка у Херсоні
УкраинФорм
2025-07-27T05:33:27Z
На Хмельниччині зрання гримлять вибухи
TSN
2025-07-27T05:33:15Z
Новий рекорд: у Туреччині стовпчики термометрів піднялись до 50,5°
ГЛАВКОМ NET
2025-07-27T05:15:42Z
Росію атакували дрони: могла горіти електропідстанція, що живить залізницю
24tv
2025-07-27T04:18:39Z
Сирський привітав українських цивільних і військових медиків із професійним святом
УкраинФорм
2025-07-27T06:15:19Z
Пам’яті бойового медика і командира Богдана Власія
УкраинФорм
2025-07-27T06:12:54Z
Росіяни використовують китайські модеми для наводки дронів в Україні
24tv
2025-07-27T06:09:58Z
"Дзвінок з Інтерполу": українців за кордоном атакує нова хвиля шахрайства
Хвиля
2025-07-27T06:00:42Z
Роблять "Шахеди", щоб вбивати українців: на заводі в Єлабузі працюють 15-річні
InternetUA
2025-07-27T05:40:19Z
Телефонують шахраї — не відповідайте на номери з цими цифрами
InternetUA
2025-07-27T05:37:16Z
Чи можуть змусити підписати контракт чоловіків за 60: пояснення юристки
24tv
2025-07-27T05:36:06Z
Штрафуватимуть і викликатимуть у ТЦК: взялися за 17-річних підлітків – що вимагають
Знай
2025-07-27T05:30:10Z
У школах на ТОТ загарбники навчатимуть першокласників за «азбукою перемоги» - Центр нацспротиву
УкраинФорм
2025-07-27T05:09:00Z
Ворог за добу бив по Харкову та ще шести населених пунктах області, пошкоджена інфраструктура
УкраинФорм
2025-07-27T06:12:07Z
Карта бойових дій в Україні станом на 27 липня 2025 року
ГЛАВКОМ NET
2025-07-27T06:09:07Z
Руслан Горбенко передав автобус для 19-го армійського корпусу
Telegraf
2025-07-27T06:06:45Z
На Південно–Слобожанському напрямку росіяни атакували 4 рази, на Куп’янському вчора відбулося 6 ворожих атак – Генштаб ЗСУ
Мій Харків
2025-07-27T06:04:22Z
Загинув у російському полоні. Згадаймо Назарія Ковалика
ГЛАВКОМ NET
2025-07-27T06:00:08Z
Синєгубов розповів про ситуацію на Харківщині станом на 27 липня
Мій Харків
2025-07-27T05:58:51Z
Послідовна спроба прориву: як захисники відбили механізований штурм росіян під Покровськом
24tv
2025-07-27T05:49:53Z
Загарбники за добу 70 разів били по Сумщині, четверо поранених
УкраинФорм
2025-07-27T05:45:41Z
Сили оборони за добу відбили 153 атаки, найбільший натиск ворога - на Покровському напрямку
УкраинФорм
2025-07-27T05:45:18Z
Атлетіко наближається до трансферу півзахисника Штутгарта
Football.ua
2025-07-27T06:12:18Z
Ан-Наср намагається перехопити Феліша в Бенфіки
Football.ua
2025-07-27T05:52:01Z
Спад Вови Бражка з "Динамо" пов'язаний з романом з Квітковою? Мілевський вперше висловився про стосунки
Знай
2025-07-27T05:51:42Z
Емерсон Роял — гравець Фламенгу
Football.ua
2025-07-27T05:28:46Z
"Міг би нокаутувати членом": Ф'юрі залишив одіозний прогноз на потенційний бій Джошуа – Пол
24tv
2025-07-27T05:03:47Z
Ювентус, Інтер та Мілан зарубились у боротьбі за захисника Парми
Football.ua
2025-07-27T05:01:19Z
"Не подобаються деякі фрази": Усик зізнався, що хотів би змінити гімн України
Фокус
2025-07-27T01:15:27Z
Боєць-зрадник з України програв другий поспіль бій нокаутом у UFC під прапором Росії
ZN UA
2025-07-27T01:06:30Z
Українка Бакастова перемогла російську чемпіонку і майора ЗС РФ Велику на чемпіонаті світу з фехтування
Фокус
2025-07-26T23:27:45Z
Українці споживають все більше електроенергії: чи плануються відключення
Знай
2025-07-27T06:12:07Z
Урожай соняшнику в Україні перевищить минулорічний, але ненабагато
AgroPortal
2025-07-27T06:00:22Z
У Міненерго розповіли про стан енергосистеми перед опалювальним сезоном
Gazeta UA
2025-07-27T05:42:11Z
Євро майже 50 гривень: чи можливий такий прогноз ціни у серпні
24tv
2025-07-27T05:30:11Z
Цьогоріч на правобережжі Херсонщини планують зібрати понад 30 тисяч тонн кавунів
Agravery
2025-07-27T05:22:43Z
Соняшникова олія та яйця: де шукати найвигідніші пропозиції в липні
Хвиля
2025-07-27T05:15:14Z
В Україні за чотири роки зареєстровали понад 8,6 тисяч агрофірм - Опендатабот
УкраинФорм
2025-07-27T05:09:20Z
Робота для пенсіонерів у Чернігові: кому і де платять від 16 000 гривень
Политека
2025-07-27T05:01:33Z
Топ-5 областей України, до яких найчастіше релокується агробізнес
AgroPortal
2025-07-27T05:00:55Z
Інноваційний фонд НАТО оновлює свою інвестиційну команду
InternetUA
2025-07-27T06:16:11Z
Community Notes від Х починає тестування нотаток спільнот з різними поглядами
InternetUA
2025-07-27T06:04:33Z
Хотів потрапити на канал "Мадяра": "віськкор" збрехав про своє зникнення після "атаки FPV-дрона"
24tv
2025-07-27T05:36:21Z
Як нова технологія перетворює Wi-Fi у невидимий інструмент стеження
InternetUA
2025-07-27T05:31:25Z
Скільки можна заробити на Twitch-трансляціях у 2025 році
24tv
2025-07-27T05:03:25Z
Юні закарпатці створили "розумну" тростину з SOS-кнопкою та GPS — винахід може рятувати життя
InternetUA
2025-07-27T05:01:02Z
У канадську тактичну гру Squad зі 150 тисячами відгуків додадуть українських військових
InternetUA
2025-07-27T04:01:24Z
Як прибрати затяжки на одязі за кілька секунд - лайфхак
GlavRed
2025-07-27T03:27:11Z
Apple готує новий iPad Pro з акцентом на ШІ
InternetUA
2025-07-27T03:04:37Z
Що означає індикатор батареї в автомобілі та як діяти, коли він загорівся
24tv
2025-07-27T03:18:17Z
Як на заводі Mercedes-Benz у Верті виготовили першу вантажівку
AutoCentre
2025-07-27T01:46:59Z
На колишньому заводі Van Hool йде складання 24-метрових електробусів
AutoCentre
2025-07-27T01:46:03Z
Який автомобіль в жодному разі не варто купувати: відповідь автомеханіка
GlavRed
2025-07-26T23:27:18Z
Цей унікальний ретро-корвет міг би переконати нас обрати його замість ZR1X
Топ Жир
2025-07-26T23:21:59Z
Жінка переказала понад 7 тисяч доларів за авто, яке так і не отримала
Украина Криминальная
2025-07-26T22:45:12Z
GR Corolla Auto: як ралійний автомобіль намагається бути цивілізованим — огляд
Топ Жир
2025-07-26T21:36:16Z
Honda планує страхувати ваші авто, маючи унікальну перевагу
Топ Жир
2025-07-26T19:51:00Z
Орендар Hertz зняв відео свого авто, щоб спростувати помилку штучного інтелекту, але його спроба залишилася марною на тлі громадського обурення
Топ Жир
2025-07-26T18:06:24Z