В основе материала, разработанного учеными из Университета Ёнсе, лежит технология материалов с фазовым переходом, которые накапливают энергию при плавлении и выделяют ее при затвердевании. Однако вместо дорогих компонентов на основе ископаемого топлива, таких как графен, команда создала «биоминеральный» каркас. Они объединили биоуголь, полученный из отходов древесины ели, с минеральной глиной монтмориллонитом, обработанной поверхностно-активным веществом для увеличения площади поверхности. Этот пористый каркас затем пропитали парафином (гексадеканом), который и является активным теплоаккумулирующим компонентом.

Производительность материала значительно превосходит существующие аналоги на основе глины, пишет IE. Его удельная теплоемкость составляет 121,3 джоуля на грамм — на 223% больше, чем у простых глиняных композитов, при этом теплопроводность повышена на 78%. В ходе стресс-тестов материал выдержал 1000 циклов нагрева и охлаждения, сохранив почти 96% исходной емкости, что доказывает его долговременную стабильность.

«Инженерный подход к созданию более экологичной поддерживающей структуры для парафина позволяет нам улавливать больше тепла, перемещать его эффективнее и делать это из биомассы и природных минералов», — пояснил Димберу Атинафу, руководитель исследования.

Для оценки реального воздействия материала команда использовала программу моделирования энергопотребления зданий. Тесты показали, что при использовании в качестве внутренней отделки в историческом здании в Сеуле стены из EMBC16 значительно лучше справляются с тепловыми колебаниями по сравнению со стандартными конструкциями. Композит может снизить годовое энергопотребление на охлаждение зданий на 54% и общую потребность в охлаждении на 24,3%.

«Пористая архитектура и специально подобранная поверхностная химия материала помогают сбалансировать накопление тепла и его поток, что критически важно для сглаживания суточных температурных колебаний», — пояснили исследователи.

Исследователи из США создали самовосстанавливающийся композитный материал, превосходящий по прочности те, которые сегодня используются в авиационных крыльях и лопатках турбин. Материал может чинить себя сам свыше тысячи раз, что позволит продлить срок службы конструкций с нескольких десятилетий до сотен лет.