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
Строительство
Поділитися
Поділитися сюжетом
Джерело матеріала
Не гречка и не овсянка: какую крупу врачи рекомендуют употреблять для регулирования сахара в крови
TSN
2026-10-25T16:09:00Z
ТОП-9 продуктов, которые убивают сердце: один из них есть в каждом холодильнике
Comments UA
2026-10-22T20:09:19Z
Диабет и группа крови: исследователи обнаружили неожиданную связь
TSN
2026-10-21T17:33:37Z
Скорлупа отвалится сама: как варить и чистить яйца, чтобы не повредить белок
GlavRed
2026-10-24T19:39:16Z
Сколько стаканов воды в день снизят риск гипертонии: норма для женщин и мужчин
Знай
2026-10-25T17:27:24Z
Как стресс влияет на организм: почему усиливается боль в спине, шее и желудке
TSN
2026-10-25T14:51:31Z
Не спешите включать батареи: эксперт предупредила о скрытых проблемах
TSN
2026-10-21T14:36:32Z
Какой полезный завтрак можно есть каждый день: диетологи назвали беспроигрышный вариант
UAToday
2026-10-12T09:03:59Z
Украинцам могут удвоить стаж для пенсии: какие условия следует выполнить
Знай
2026-10-15T09:21:40Z
Резервистка армии Израиля устроила эротическую фотосессию
Gazeta UA
2026-10-23T21:33:01Z
Соло "гуманиста": у агрессора намечается новый опасный для мира излом
Gazeta UA
2026-10-25T10:36:38Z
Известная украинская звезда перенесла операцию по уменьшению желудка и назвала желаемый вес
TSN
2026-10-24T07:22:19Z
Лилия Подкопаева приехала в Украину из США: как выглядит 48-летняя олимпийская чемпионка
TSN
2026-10-23T16:21:47Z
Grok создал первые минуты «Одиссеи»: экранизация с помощью ИИ оказалась далека от обещаний Маска
ZN UA
2026-10-26T06:34:51Z
На компанию Anthropic подали иск в связи с предполагаемым использованием 274 песен Элвиса Пресли для обучения моделей ИИ
ZN UA
2026-10-25T23:01:56Z
Ада Роговцева в 89 стала лицом украинского бренда CHER’17: четыре роскошных образа
Знай
2026-10-25T17:06:27Z
"Голос країни" вернулся после трехлетней паузы: четыре звездных тренера эффектно открыли шоу
TSN
2026-10-25T19:21:59Z
"Голос страны-14": сын священника заставил тренеров аплодировать стоя и бороться за него
TSN
2026-10-25T21:06:33Z
Как почистить орехи без молотка за 5 минут
AgroNews
2026-10-20T19:21:53Z
Удача уже близко: эти четыре знака Зодиака с сегодняшнего дня ждут незабываемые изменения в жизни
Comments UA
2026-10-23T07:00:17Z
В чем ваша суперсила: астролог раскрыл тайные способности каждого знака зодиака
Gazeta UA
2026-10-22T03:03:59Z
Не мусор, а сокровище: зачем всё больше людей собирают луковую шелуху в банки
GlavRed
2026-10-16T01:54:03Z
Нежный омлет в хрустящем лаваше: простой рецепт вкусного завтрака для всей семьи
Gazeta UA
2026-10-26T05:03:46Z
Гороскоп на неделю 26 октября - 1 ноября для всех знаков Зодиака: точка Скорпионов, дедлайн Овнов и трудности Весов
Знай
2026-10-26T02:36:24Z
Сколько можно хранить сырое мясо в морозилке: когда оно теряет вкус и качество
TSN
2026-10-25T06:12:17Z
107-летний мужчина из Уэльса раскрыл секрет долголетия: что он ел всю жизнь?
MY.UA
2026-10-18T17:37:05Z
Таро-прогноз на полнолуние 26 октября: кого ждут деньги и успех, а кого - поворот судьбы
GlavRed
2026-10-24T12:12:11Z
Отмечал день рождения дочери и изнасиловал ребёнка: в Одесской области задержали 32-летнего мужчину
TSN
2026-10-21T17:24:43Z
Подвергаетесь опасности и штрафу: что категорически нельзя в квартире
Знай
2026-10-24T10:21:29Z
В Подмосковье атакован "75 Арсенал": что известно о предприятии Минобороны РФ
Фокус
2026-10-22T05:31:21Z
Мужчину арестовали после разговора с искусственным интеллектом: что он рассказал чату
TSN
2026-10-22T22:33:48Z
Россияне сожгли зернохранилище на Черниговщине, есть раненые. ФОТО
Новости Украины
2026-10-26T06:45:31Z
Харьковщина под ударом: горели жилые дома, производственные постройки и магазины. ФОТО
Новости Украины
2026-10-26T06:36:34Z
Российские дроны повредили энергообъект, амбулаторию и дома в Житомирской области
Gazeta UA
2026-10-25T08:46:22Z
На западе Украины жителей села призывают покинуть свои дома — что произошло
TSN
2026-10-18T07:06:25Z
РФ ударила по образовательной инфраструктуре Украины - повреждены университеты в Киеве, Кременчуге и Умани
Комсомольская правда
2026-10-21T11:40:58Z
Черная точка в кругу: что это за дорожный знак и почему он сбивает с толку всех водителей
TSN
2026-10-18T14:06:09Z
Одна кнопка в авто усиливает запотевание окон: что не стоит делать в дождь
GlavRed
2026-10-19T14:36:45Z
Забронированный номер не выдадут: водителей предупредили об ошибке с типом транспорта
Знай
2026-10-22T17:36:41Z
Porsche отказалась от электрического суперкара: причина удивит даже фанатов бренда
Фокус
2026-10-20T10:07:40Z
У Кароль Lexus, у Могилевской — Audi: на каких авто ездят украинские звезды и сколько они стоят
TSN
2026-10-26T05:51:53Z
Временная пауза в сервисных центрах МВД: почему украинцы не могут переоформить авто
Знай
2026-10-25T18:57:21Z
Почему гибрид может разочаровать: пять недостатков, о которых в автосалоне умалчивают
Фокус
2026-10-12T14:03:01Z
Конкурент Ford Puma: чем удивит новый Hyundai Bayon
Фокус
2026-10-13T07:27:09Z
Что означает индикатор давления в шинах и почему он может гореть при нормальном давлении
TSN
2026-10-24T16:09:04Z
РФ собрала 40 тысяч войск у границы и готовит штурмы: какая область Украины под угрозой
Comments UA
2026-10-23T08:42:05Z
Скоропостижно скончался 46-летний Галустян: в соцсетях появился некролог
GlavRed
2026-10-25T15:27:03Z
Пенсию приостановят с 2027: украинцам дали время до 31 декабря
Знай
2026-10-22T18:33:26Z
Какой церковный праздник 26 октября: что нужно сделать, чтобы деньги водились
Comments UA
2026-10-26T04:33:03Z
Россия усиливает воздушные атаки, но Украина готовит жесткий ответ: детали
Comments UA
2026-10-26T06:27:33Z
Какой 26 октября праздник — все об этом дне
UAToday
2026-10-26T06:03:45Z
Российская армия за одни сутки целенаправленно разбомбила четыре торговых центра «Эпицентр» по всей Украине
Новости Украины
2026-10-25T13:18:21Z
23 октября – какой сегодня церковный праздник, что сегодня нельзя делать, приметы и традиции этого дня
Комсомольская правда
2026-10-23T02:34:37Z
107-летняя бабушка раскрыла секрет долголетия: каждый день она ест одинаковое блюдо
TSN
2026-10-21T15:06:55Z
В Раде ошеломили: как одна фраза Зеленского остановила мирные переговоры
Comments UA
2026-10-22T22:21:04Z
Сестра Ефросининой показала избитую дочь: внучку Ющенко
GlavRed
2026-10-25T16:51:16Z
Только после этого у Путина исчезнет желание воевать: эксперт ошарашил категорическим ультиматумом
Comments UA
2026-10-21T09:12:44Z
У Путина сказали, кто помешал США принудить Украину к капитуляции в войне
TSN
2026-10-25T13:09:34Z
Брюссель на следующей неделе: Зеленский анонсировал переговоры с американцами, ЕС и НАТО о гарантиях безопасности для Украины
Новости Украины
2026-10-26T06:46:56Z
В первом туре выборов президента Болгарии лидирует преемница Радева
Комсомольская правда
2026-10-26T06:46:02Z
"На кого работает президент Украины?" В Раде раскритиковали заявление Зеленского
Comments UA
2026-10-23T21:12:56Z
Россия ударила по большому областному центру — первые детали
TSN
2026-10-25T05:51:41Z
Три часа тет-а-тет с Путиным: что Уиткофф привез в Кремль и чем всё закончилось
GlavRed
2026-10-21T16:18:08Z
Аномальное тепло возвращается в Украину: синоптик назвал даты смены погоды
GlavRed
2026-10-25T14:12:46Z
Ноябрь станет большим шоком для украинцев: этот прогноз синоптиков удивит каждого
Comments UA
2026-10-23T17:24:55Z
Света не будет по несколько дней: каким городам и областям Украины грозит длительный блэкаут
Comments UA
2026-10-23T16:57:16Z
Киев атакуют реактивные дроны: в столице слышны взрывы
Знай
2026-10-24T12:57:36Z
Замаскированные фуры и колонны из Ростова: оккупанты массово перебрасывают силы через Приазовье
Comments UA
2026-10-26T06:24:48Z
ВСУ меняют расклад на фронте: куда Россия срочно перебрасывает элитную морпехоту, опасаясь прорыва
Comments UA
2026-10-26T06:21:56Z
Украинских военных расстреляли за отказ перейти на сторону врага
Gazeta UA
2026-10-25T09:48:28Z
Дожди, мокрый снег и туманы: где в Украине 26 октября ухудшится погода
TSN
2026-10-25T20:12:57Z
Черная статистика Черного моря: более 40 погибших моряков и сотни поврежденных судов из-за агрессии Москвы
Новости Украины
2026-10-25T19:51:10Z
GTA 6 заработала 630 млн долларов ещё до релиза: PS5 принесла Rockstar 468 млн с предзаказов
Знай
2026-10-25T18:57:06Z
Новая эволюция: Гейтс назвал появление ИИ скачком «от обезьян к людям»
ZN UA
2026-10-25T18:13:53Z
В первой телевизионной рекламе Grand Theft Auto VI не нашлось места для упоминания Xbox Series X|S
GameMag
2026-10-21T18:33:15Z
Скорпионы, Тельцы, Львы и Водолеи выйдут из чёрной полосы: Плутон возобновил прямое движение
Знай
2026-10-22T12:06:03Z
ТЦК требует показать смартфон: что нужно знать при проверке
Знай
2026-10-26T06:15:44Z
Магнитная буря 26 октября: кому будет хуже всего и как себя уберечь
TSN
2026-10-26T05:21:48Z
60 лет назад урановый рудник законсервировали и считали безопасным: оказалось, это не так
Фокус
2026-10-25T14:51:51Z
Ничего подобного мир не видел ранее: NASA показало, насколько сильным станет Эль-Ниньо в этом году
Фокус
2026-10-25T08:51:43Z
Космическое домино: Маск сделал новое заявление о страхе за свой Starlink
Новости Украины
2026-10-25T15:21:49Z
Масштабный коллапс в аэропортах и не только: что известно о новой атаке на Москву
Comments UA
2026-10-24T16:27:37Z
Газ перекроют прямо в квартире: за какие нарушения отключают даже без долгов
Знай
2026-10-23T02:37:01Z
Налог на денежные переводы от родственников: кому и в каких случаях придется платить
TSN
2026-10-23T05:06:06Z
Заработал копейку – отдай государству: почему пенсионеры массово возвращают деньги ПФУ
Знай
2026-10-25T05:15:31Z
Заряжайте все, что успеете: графики отключений на 26 октября
Comments UA
2026-10-26T06:45:07Z
Списание денег без суда: как налоговая служба блокирует банковские счета и карты
Знай
2026-10-26T06:36:33Z
Тарифы на газ с 1 ноября: что изменится в счетах украинцев и к чему следует подготовиться
TSN
2026-10-22T06:45:18Z
Свет будут отключать в пятницу с 6 утра до полуночи: Укренерго ввело графики на 1–2 очереди
Знай
2026-10-23T01:51:50Z
ПФУ отменит 5 доплат к пенсии с ноября
Знай
2026-10-25T18:15:42Z
Элина Свитолина "кинула" Монфиса по телефону — СМИ
TSN
2026-10-21T21:27:42Z
Человек с двумя сердцами: в Луцке простились с легендарным футболистом Романом Максимюком
Знай
2026-10-24T14:36:55Z
«Динамо» разгромило «Кудровку» 3:1 в дебюте Кендзерека: травма Петряка и два автогола
Знай
2026-10-24T18:57:07Z
Сборные США и России могут провести товарищеский матч по футболу
ZN UA
2026-10-23T14:05:36Z
Фьюри снова зовет Усика на третий бой: обещает самый большой гонорар в карьере украинца
Знай
2026-10-25T19:45:42Z
Ванат оформил хет-трик и ассист за Жирону в Ла Лиге 2: нападающий сборной Украины зажег в Испании
Знай
2026-10-25T17:57:33Z
38 лет держался рекорд — и пал: 11-летняя шахматистка превзошла достижение Юдит Полгар
Новости Украины
2026-10-24T15:48:59Z
Бывший главный тренер сборной Украины возглавил клуб УПЛ
ZN UA
2026-10-24T15:39:18Z
"Унизил Америку так, как никто за 80 лет": легенда НХЛ разнес посланника Трампа через Путина
Comments UA
2026-10-22T09:12:58Z