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
"Не встиг побачити сенс життя": у загиблого військового Даниїла "Серфера" Смирнова народився син
Фокус
2026-10-01T21:57:12Z
Гуманітарна допомога в Києві: хто може отримати продуктові набори
Политека
2026-10-02T04:30:08Z
Дідусь втратив $700 тисяч пожертв через правду про кампанію збору коштів
TSN
2026-09-29T14:21:47Z
Військові нагородили Ірину Федишин особливою відзнакою
ГЛАВКОМ NET
2026-10-01T15:32:19Z
Російські чиновники приховують масштабні спалахи смертельної чуми – The Sun
ГЛАВКОМ NET
2026-10-03T21:06:11Z
Купуєте квартиру з прописаними мешканцями: які проблеми можуть виникнути після угоди
24tv
2026-10-03T20:39:46Z
Українські військові вперше провели логістичну місію за допомогою амфібійного НРК, - Міноборони
Комсомольская правда
2026-09-29T13:59:26Z
Буде п’ять рівнів реагування: як працюватимуть школи під час блекауту
24tv
2026-09-28T13:39:57Z
Скільки людей залишилося в заблокованих Олешках? Голова міської адміністрації назвала цифру
ГЛАВКОМ NET
2026-09-27T15:42:35Z
Скільки чашок кави потрібно пити щодня, щоб жити довше: нові рекомендації кардіологів
TSN
2026-10-02T12:38:15Z
Десятиліттями висаджували біля дому, а тепер рубають: це дерево приносить багато проблем
24tv
2026-10-02T15:36:25Z
Постільна білизна буде як нова: що додати до пральної машини
GlavRed
2026-10-02T16:08:37Z
Склянка кефіру і жменя капусти: рум’яні пиріжки за 20 хвилин
24tv
2026-09-26T20:03:47Z
Не лише головний біль: які малопомітні симптоми можуть свідчити про пухлину мозку
TSN
2026-10-03T20:48:20Z
Стало відомо, від чого насправді помер гіпнотизер Анатолій Кашпіровський
FaceNews
2026-10-03T20:18:12Z
Навіщо додавати сіль у воду для миття підлоги: секрет хитрого лайфхаку
GlavRed
2026-10-02T00:21:47Z
Мігрені, здуття та "туман" у голові: перші ознаки клімаксу, які можуть початися вже у 30 років
TSN
2026-09-29T19:21:29Z
Українські лікарні працюватимуть за новими правилами: в уряді ухвалили важливе рішення
Знай
2026-09-23T03:21:43Z
Де краще сидіти в автобусі під час подорожі: назвали найбезпечніші місця
Gazeta UA
2026-09-28T09:21:30Z
Тут не тільки райські пляжі: українка назвала 3 нюанси, які налякали її на Балі
24tv
2026-09-25T20:18:49Z
Газон не заросте мохом і бурʼянами: що потрібно зробити перед настанням холодів
GlavRed
2026-09-29T23:57:10Z
В пральній машині чи вручну: як прати шапку, щоб вона не втратила форму
GlavRed
2026-09-28T08:03:59Z
Японський трюк для заїдаючого замка: знадобиться лише один олівець
GlavRed
2026-10-03T20:09:41Z
День грибника 3 жовтня: теплі привітання та листівки
Знай
2026-10-03T18:15:55Z
Жовтий наліт розчиниться за ніч: що насипати в унітаз для ідеальної чистоти
GlavRed
2026-09-27T09:45:25Z
Смачно і корисно: Ектор назвав 6 головних продуктів жовтня для українців
Фокус
2026-09-30T01:06:29Z
Фінансовий гороскоп на жовтень: усім знакам Зодіаку радять не поспішати з великими покупками
Знай
2026-10-03T18:06:58Z
25-річну модель знайшли розчленованою в багажнику: що з нею сталося
Фокус
2026-09-25T01:06:34Z
У Києві злив локації коштував життя дитині: "Шахед" вдарив у дім з розслідування про Кіма
Фокус
2026-09-25T16:45:18Z
Вінниччина: скажена лисиця пошкодила авто і намагалася напасти на водія
ГЛАВКОМ NET
2026-09-24T15:45:25Z
Загубився в кукурудзі й пішов шукати маму: трирічного хлопчика знайшли за 6 км
TSN
2026-09-24T14:36:16Z
Стовп чорного диму та декілька пожеж: у центрі російського Бєлгорода лунали вибухи
Фокус
2026-10-03T20:42:11Z
На Тернопільщині шахрай привласнив 400 тис. грн. допомоги за полеглого захисника
InternetUA
2026-10-03T19:27:15Z
Атака на Київщину: пошкоджено будинки та склади, поранена літня жінка
ГЛАВКОМ NET
2026-09-25T08:09:49Z
На світанку РФ вдарила по житловому будинку в обласному центрі: загинули люди - подробиці
TSN
2026-09-26T04:51:57Z
У посилках зі США митники виявили техніку Apple на близько 1 млн гривень
InternetUA
2026-09-26T10:26:26Z
Подорожчання продуктів в Україні: наскільки злетять ціни на яйця, молоко та м'ясо
Политека
2026-10-03T20:00:14Z
Україна залучила €50 млн на компенсації за знищене через війну житло
iPress
2026-10-03T19:51:46Z
Платіжки за воду у жовтні зростуть: хто віддасть 82 гривні за куб
24tv
2026-10-03T19:36:50Z
Соціальна допомога на догляд: у ПФУ розповіли, хто та як може її оформити
Политека
2026-10-03T19:30:13Z
Дизельне паливо у жовтні може подорожчати ще на декілька гривень: експерт пояснив причини
Фокус
2026-10-03T19:06:41Z
Списання кредитів для військових: що насправді передбачає законопроєкт №15458
Политека
2026-10-03T19:01:41Z
Польща відтермінувала запуск першої АЕС до 2036 року — Notes from Poland
InternetUA
2026-10-03T18:54:26Z
Мінфін відмовив бізнесу в податкових послабленнях після російських обстрілів
ZN UA
2026-10-03T18:36:36Z
Скандал із «Манчестер Сіті»: інвестори з ОАЕ погрожують Великій Британії
ГЛАВКОМ NET
2026-10-03T18:33:10Z
Доступна альтернатива Bluetti: названо недооцінену зарядну станцію потужністю 1600 Вт
Фокус
2026-10-03T20:36:59Z
Після вересневого оновлення власники Pixel не можуть розблокувати смартфони
InternetUA
2026-10-03T20:21:21Z
Маск прогнозує 100 млрд людиноподібних роботів: коли машини заполонять світ
InternetUA
2026-10-03T19:42:04Z
Перший MacBook Pro із сенсорним OLED-екраном вже незабаром: дата виходу та особливості
Фокус
2026-10-03T19:33:57Z
Магнітна буря рівня G1 накриє Землю
Знай
2026-10-03T19:27:06Z
Який iPhone купити за обмеженого бюджету: експерти обрали 3 моделі
InternetUA
2026-10-03T19:01:52Z
Як правильно заряджати портативний зарядний пристрій, щоб не пошкодити акумулятор: основні помилки
InternetUA
2026-10-03T18:21:12Z
Домашній інтернет можна запустити і без світла: ось як це зробити
24tv
2026-10-03T18:06:59Z
Прихована функція iPhone допоможе приховати точне місцезнаходження від оператора
24tv
2026-10-03T18:03:37Z
Як Том Генкс став Форрестом Гампом: цікаві факти зі зйомок
24tv
2026-09-25T20:09:22Z
Андрій Бєдняков вперше за довгий час показав дорослу доньку
Фокус
2026-09-21T07:12:46Z
Як зараз виглядає Спайк із "Баффі – винищувачки вампірів", якому вже 64 роки
24tv
2026-09-21T09:12:30Z
Чим вище, тим краще: ботфорти повернулися в моду і ви захочете знати, як їх носити
24tv
2026-09-21T16:36:10Z
Сімбочка розкрила, скільки Парфенюк платить на доньку: "може перекинути $1000"
Знай
2026-10-03T19:57:03Z
Найкоротша пісня у світі триває секунди: ви будете вражені, як вона звучить
24tv
2026-10-03T19:06:04Z
Дантес неочікувано возз’єднався з ексобраницею в особливий для неї день та підтримав її новий бізнес
TSN
2026-09-20T13:48:35Z
Хіт 1977 року через 16 років відродився і знову підкорив музичні чарти
GlavRed
2026-10-03T18:42:04Z
Сильні історії та візуальний екстаз: 9 фільмів жовтня, про які всі говорять
Фокус
2026-10-03T17:06:27Z
РФ готує мобілізацію та новий наступ: Макрон розкрив мету Кремля
GlavRed
2026-09-24T22:19:29Z
На виборах у Латвії перемогли проєвропейські партії, що підтримують Україну, – екзитполи
24tv
2026-10-03T21:03:16Z
35,6% проти 11,3%: хто лідирує на парламентських виборах у Латвії
ZN UA
2026-10-03T21:00:13Z
«Чому ви тримаєте Гончаренка у фракції»? Поет-військовослужбовець звернувся до Порошенка
ГЛАВКОМ NET
2026-10-03T20:36:36Z
Загроза удару балістики: у Мережі назвали, які області "на прицілі" РФ
GlavRed
2026-10-03T20:33:47Z
Чи готовий Путін зупинити війну: експрем'єр РФ розповів про справжні наміри диктатора
TSN
2026-10-03T20:18:30Z
Президентка Молдови Санду заявила про AI в російській пропаганді — Interia
InternetUA
2026-10-03T19:54:58Z
Гроші Кремля та елітна нерухомість: в Іспанії відкрили кримінальну справу проти Шарія
TSN
2026-10-03T19:51:29Z
Росія збільшує витрати на війну більш ніж утричі з 2022 року: економіст назвав суму
24tv
2026-10-03T19:48:43Z
Окупанти просунулися поблизу Котлиного на Донеччині
ГЛАВКОМ NET
2026-10-03T21:00:15Z
У Тульській області підірвали автомобіль із військовим, який катував полонених українців
24tv
2026-10-03T19:54:25Z
Удари рф по мостах у Києві загрожують транспортним колапсом усій країні – NYT
iPress
2026-10-03T19:51:37Z
183 бої за добу: лінія фронту станом на 3 жовтня 2026
ГЛАВКОМ NET
2026-10-03T19:21:51Z
Україна відбиває у РФ території: на ключовому напрямку звільнили ще 10 км — деталі
TSN
2026-10-03T19:18:02Z
Монітори попередили про загрозу балістики уночі по Києву та області
FaceNews
2026-10-03T18:33:34Z
Початок опалювального сезону 2026 у Запоріжжі: комунальники готови до зими на 96%, коли дадуть тепло
Политека
2026-10-03T18:30:58Z
ЗСУ просунулися на сході та звільнили нові території: подробиці операції
GlavRed
2026-10-03T17:36:12Z
Десантник вдав росіянина та вивідав у ворога позиції
ГЛАВКОМ NET
2026-10-03T17:18:44Z
Ліга націй: Швейцарія мінімально перемогла Словенію, Шотландія здолала Північну Македонію
Football.ua
2026-10-03T21:03:32Z
Іспанія розібралась із Чехією
Football.ua
2026-10-03T20:45:31Z
Гарі Невілл: Досягнення Манчестер Сіті будуть назавжди заплямовані
Football.ua
2026-10-03T20:33:47Z
Ломаченко назвав дату повернення у ринг: суперником може стати росіянин
24tv
2026-10-03T20:27:56Z
Челсі націлився на Мак Аллістера
Football.ua
2026-10-03T20:09:29Z
Англійські клуби стежать за захисником Атлетіко Насьйональ Паррою
Football.ua
2026-10-03T19:45:32Z
Хорватія — Англія 0:7 Відео голів та огляд матчу Ліги націй
Football.ua
2026-10-03T19:39:56Z
Голанд подав до суду на авіакомпанію через незвичайну рекламу
ГЛАВКОМ NET
2026-10-03T19:36:15Z
Копотун відзначився голом у другому поспіль матчі Сегунди
Football.ua
2026-10-03T19:21:50Z
Відтепер у найбільшому на планеті гоночному симуляторі можна позмагатися на базових автомобілях Катергем
Топ Жир
2026-09-22T00:12:10Z
21-річний без водійських прав годину тікав від поліції на величезній тривісній вантажівці
Топ Жир
2026-10-03T19:12:54Z
Вилучення авто через підроблений VIN-код в Україні: юристи пояснили, як водієві повернути машину
Политека
2026-10-03T18:00:44Z
Минулого кварталу обсяг продажів електрокарів Дженерал Моторс стрімко обвалився
Топ Жир
2026-10-03T17:12:38Z
У Нью-Йорку після незаконних вуличних перегонів поліція заарештувала чотирьох і конфіскувала гоночний автомобіль
Топ Жир
2026-10-03T15:12:51Z
Toyota додала Grand Highlander 13 мм кліренсу та "зубасті" шини: нова версія Woodland
Фокус
2026-10-03T13:12:55Z
Новинка Хонда Прелюд вийшла вдалою, проте всім відомо, чого саме їй бракує | Огляд
Топ Жир
2026-10-03T13:12:03Z
Одна звичка повільно "вбиває" автомат: що не варто робити водіям
GlavRed
2026-10-03T12:24:24Z
Вродливиця та монстр із нержавійки: Альфа Ромео 8С тусується з Теслою Кібертрак
Топ Жир
2026-10-03T11:12:08Z