Aislamiento de edificios energéticamente eficiente inspirado en el oso polar

Los científicos han diseñado un modelo inspirado en la naturaleza. carbono Material aislante térmico de aerogel tubular basado en la microestructura del pelo de oso polar. Este aislante térmico ligero, altamente elástico y más eficiente abre nuevas vías para el aislamiento de edificios energéticamente eficiente.

Oso polar El pelo ayuda al animal a prevenir la pérdida de calor en condiciones climáticas frías y húmedas en el gélido círculo polar ártico. El pelo del oso polar es naturalmente hueco a diferencia del cabello humano u otros mamíferos. Cada mechón de cabello tiene un núcleo largo y cilíndrico que atraviesa su centro. Es esta forma y el espaciado de las cavidades lo que le da al pelo del oso polar su distintivo pelaje blanco. Estas cavidades tienen multitud de propiedades como excepcional retención del calor, resistencia al agua, elasticidad, etc., lo que las convierte en un muy buen material aislante térmico. Los centros huecos restringen el movimiento del calor y, al mismo tiempo, hacen que cada hebra sea extremadamente liviana. Además, la naturaleza no humectable del pelo del oso polar mantiene al animal caliente cuando nada en temperaturas bajo cero y también en condiciones de humedad. Por tanto, el pelo de oso polar es un muy buen modelo para diseñar materiales sintéticos que puedan proporcionar un aislamiento eficaz del calor, tal como lo hace el pelo de oso polar de forma natural.

En un nuevo estudio publicado el 6 de junio en Chem, los científicos han desarrollado un novedoso aislante inspirándose en la microestructura de los pelos individuales de los osos polares e imitando, por lo tanto, adquiriendo todas sus propiedades únicas. Fabricaron millones de tubos de carbono ahuecados súper elásticos y livianos, cada uno del tamaño de una sola hebra de cabello y los enrollaron en un bloque de aerogel. El proceso de diseño comenzó con la fabricación de hidrogel de cable a partir de nanocables de telurio (Te) como plantilla que se recubre con una capa de carbono. Luego fabricaron un aerogel de tubo de carbono (CTA) a partir de este hidrogel secándolo primero y luego calcinándolo en una atmósfera inerte de argón a 900 ° C para eliminar los nanocables de Te. Este diseño único hace que CTA sea un excelente aislante térmico y también de naturaleza súper elástica, ya que rebota a una velocidad de 1434 mm / s. Este es el más rápido jamás comparado con todos los materiales elásticos convencionales. Los autores señalan que es incluso más elástico que el pelo de oso polar.

Debido a la estructura hueca de los tubos de carbono, el material exhibe una excelente conductividad térmica que es menor que la del aire seco debido a que el diámetro interno del material es menor que el de la trayectoria libre del aire. El material mostró longevidad al mantener su conductividad térmica después de ser almacenado durante 3 meses a temperatura ambiente con 56% de humedad relativa. El CTA es ligero con una densidad de 8 kg / m3; Más ligero que la mayoría de los materiales aislantes térmicos disponibles. No se ve afectado por el agua ya que no es humectable. Además, la estructura mecánica de la CTA se mantiene incluso después de numerosos ciclos de liberación de la compresión a diferentes tensiones.

El estudio actual describe un nuevo aerogel de tubo de carbono, inspirado en el diseño del tubo hueco del pelo de oso polar, que actúa como un excelente aislante térmico. En comparación con otros materiales de aislamiento de aerogel disponibles, este diseño de tubo hueco inspirado en un oso polar es liviano, más resistente al flujo de calor, a prueba de agua y no se degrada durante su vida útil.

Los sistemas de aislamiento térmico mejorados y más eficientes son prometedores para conservar el consumo de energía primaria. Valor energético ahora escasea mientras energía los costos están aumentando. Una de las formas de conservar energía es mejorar el aislamiento térmico de edificios. Los aerogeles ya son muy prometedores para una amplia variedad de aplicaciones de este tipo. Este estudio abre vías para diseñar material de alto rendimiento que sea liviano, superelástico y térmicamente aislante para aplicaciones en edificios, industria aeroespacial especialmente en ambientes extremos. Debido a su extrema capacidad de estiramiento, su atractivo se ve reforzado para diversas aplicaciones.

***

{Puede leer el trabajo de investigación original haciendo clic en el enlace DOI que figura a continuación en la lista de fuentes citadas}

Fuentes)

Zhan, H y col. 2019. El aerogel de tubo de carbono biomimético permite la superelástica y el aislamiento térmico. Chem. http://dx.doi.org/10.1016/j.chempr.2019.04.025

Últimos

Primer nacimiento en el Reino Unido tras un trasplante uterino de donante viva

La mujer que se sometió por primera vez a un trasplante de útero de donante vivo...

Qfitlia (Fitusiran): Un nuevo tratamiento basado en ARNi para la hemofilia  

Qfitlia (Fitusiran), un nuevo tratamiento basado en ARNi para la hemofilia, ha...

Las observaciones de campo profundo del JWST contravienen el principio cosmológico

Observaciones de campo profundo del telescopio espacial James Webb bajo el JWST...

Hidrocarburos de cadena larga detectados en Marte  

Un análisis de una muestra de roca existente dentro de Análisis de Muestras en...

Boletín

No se pierda

Programa de energía de fusión del Reino Unido: se presenta el diseño conceptual de la planta de energía prototipo STEP 

El enfoque de producción de energía de fusión del Reino Unido tomó forma con...

Estudio PRIME (ensayo clínico Neuralink): el segundo participante recibe el implante 

El 2 de agosto de 2024, Elon Musk anunció que su...

Resonancia magnética humana de campos ultraaltos (UHF): cerebro vivo fotografiado con resonancia magnética de 11.7 teslas del Proyecto Iseult  

La máquina de resonancia magnética de 11.7 Tesla del Proyecto Iseult ha obtenido resultados notables...

WAIfinder: una nueva herramienta digital para maximizar la conectividad en todo el panorama de IA del Reino Unido 

UKRI ha lanzado WAIfinder, una herramienta en línea para mostrar...

La bioimpresión 3D ensambla tejido cerebral humano funcional por primera vez  

Los científicos han desarrollado una plataforma de bioimpresión 3D que ensambla...
Equipo SCIEU
Equipo SCIEUhttps://www.scientificeuropean.co.uk
Scientific European® | SCIEU.com | Avances significativos en la ciencia. Impacto en la humanidad. Mentes inspiradoras.

WAIfinder: una nueva herramienta digital para maximizar la conectividad en todo el panorama de IA del Reino Unido 

UKRI ha lanzado WAIfinder, una herramienta en línea para mostrar la capacidad de IA en el Reino Unido y aumentar las conexiones en todo el I+D de inteligencia artificial del Reino Unido...

Redes sociales y medicina: cómo las publicaciones pueden ayudar a predecir afecciones médicas

Los científicos médicos de la Universidad de Pensilvania han descubierto que las condiciones médicas se pueden predecir a partir del contenido de las publicaciones en las redes sociales Las redes sociales son ahora un ...

Los sistemas de inteligencia artificial (IA) realizan investigaciones en química de forma autónoma  

Los científicos han integrado con éxito las últimas herramientas de inteligencia artificial (por ejemplo, GPT-4) con la automatización para desarrollar "sistemas" capaces de diseñar, planificar y realizar de forma autónoma experimentos químicos complejos....