Исследователи из Техасского университета A&M создали новые композитные материалы с фазовым переходом (PCM) для 3D-печати, которые могут регулировать температуру внутри зданий с помощью простого и экономичного физического процесса.

 

Дом,  напечатанный на 3D принтере из новых композитных материалов,  показал эффективнось  сохранения тепла  на 40% выше, чем дом из трпдиционных материалов.

 

Кроме того, эти композиты могут быть добавлены к обычным строительным материалам, например, к краске, или могут быть напечатаны на 3D-принтере в качестве декоративных элементов интерьера для помещений.

 

 

 

Материалы с фазовым переходом обладают свойством изменять свое физическое состояние в зависимости от температуры окружающей среды. Когда такие материалы поглощают тепло, они превращаются из твердого тела в жидкость и наоборот, когда выделяют тепло.

композит, композитные материалы, фазовый переход, 3D-печать
Новые композитные материалы с фазовым переходом могут регулировать температуру окружающей среды внутри зданий. Предоставлено: Инженерный колледж Техасского университета A&M.

При плавлении и затвердевании при температуре фазового перехода PCM способен накапливать и выделять большое количество энергии. Таким образом, в отличие от существующих систем поддержания необходимой температуры в помещении, эти материалы являются пассивными компонентами, не требующими использования электрической энергии.

 

Ранее проведенные исследования показали, что для решения поставленной задачи при использовании парафинового воска с изменяющейся фазой, смешанного с жидкой смолой, смола действует как оболочка, так и как строительный материал. Этот метод блокирует частицы вещества внутри их индивидуальных полостей, позволяя им производить фазовый переход и управлять тепловой энергией без потерь.

 

В новых разработках исследователи впервые объединили светочувствительные жидкие смолы и порошок парафинового воска с изменяющейся фазой с целью создания оригинального композита для 3D-печати, существенно улучшив и упростив процесс производства строительных материалов.

 

Для проверки возможностей терморегуляции разработанных композитов с изменяющейся фазой была напечатана на 3D-принтере небольшая модель в форме дома и помещена в духовке. При этом температура внутри модели экспериментального дома отличалась на 40% от температуры модели, изготовленной из традиционных материалов.

 

В дальнейшем исследователи с целью обеспечения комфорта в зданиях при одновременном снижении энергопотребления планируют экспериментировать с другими материалами, обладающими эффектом фазового перехода, которые могут обеспечить возможность работы в более широких диапазонах температур и управлять большей тепловой энергией в течении заданного цикла.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Новости о науке, технике, вооружении и технологиях.

Подпишитесь и будете получать свежий дайджест лучших статей за неделю!