Το δέρμα του ελέφαντα δίνει τη λύση στη ζέστη: Το νέο τσιμέντο που ψύχει τις επιφάνειες

Ένα νέο υλικό που θα μπορούσε να συμβάλει στην αντιμετώπιση της υπερθέρμανσης των κτιρίων ανέπτυξαν ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Πενσιλβάνια, αντλώντας έμπνευση από το δέρμα του ελέφαντα.

Η ειδική τσιμεντοειδής επίστρωση αξιοποιεί την εξάτμιση του νερού για να μειώνει τη θερμοκρασία, χωρίς να απαιτείται κλιματισμός.

Σύμφωνα με τα αποτελέσματα εργαστηριακών δοκιμών, η θερμοκρασία κάτω από την επίστρωση ήταν έως και 20 βαθμούς Κελσίου χαμηλότερη σε σύγκριση με μια συμβατική επιφάνεια.

Το εύρημα δημιουργεί προοπτικές για την ανάπτυξη νέων λύσεων παθητικής ψύξης, ιδιαίτερα σε περιοχές που αντιμετωπίζουν παρατεταμένους καύσωνες.

Το μυστικό βρίσκεται στις ρωγμές

Η ιδέα προέρχεται από ένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό του δέρματος των ελεφάντων. Οι βαθιές αυλακώσεις και οι μικρές ρωγμές του συγκρατούν νερό και λάσπη, επιτρέποντας στην υγρασία να παραμένει για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα. Καθώς το νερό εξατμίζεται, απομακρύνει θερμότητα από την επιφάνεια, βοηθώντας το ζώο να διατηρεί τη θερμοκρασία του υπό έλεγχο.

Οι επιστήμονες επιχείρησαν να αναπαράγουν αυτή τη λειτουργία σε ένα υλικό που θα μπορούσε μελλοντικά να εφαρμοστεί σε στέγες και άλλες εξωτερικές επιφάνειες κτιρίων.

Σε αντίθεση με τη συμβατική κατασκευή, όπου οι ρωγμές στο τσιμέντο θεωρούνται συνήθως ελάττωμα, στη συγκεκριμένη περίπτωση δημιουργήθηκαν σκόπιμα. Το σχεδιασμένο δίκτυο καναλιών βοηθά το νερό να διαχέεται και να παραμένει στην επιφάνεια, ενισχύοντας τη διαδικασία της εξάτμισης.

Ποια υλικά περιλαμβάνει η επίστρωση

Το μείγμα αποτελείται από κοινό τσιμέντο Portland και διατομίτη, ένα φυσικό, πορώδες υλικό που σχηματίζεται από απολιθωμένα υπολείμματα μικροσκοπικών οργανισμών.

Η πορώδης δομή του διατομίτη επιτρέπει στο νερό να εισχωρεί γρήγορα, ενώ η ειδικά διαμορφωμένη γεωμετρία των ρωγμών συμβάλλει στη συγκράτηση και στη σταδιακή εξάτμισή του. Με αυτόν τον τρόπο, η επίστρωση αξιοποιεί τις ιδιότητες των υλικών και τον σχεδιασμό της επιφάνειας για να επιτύχει ψυκτικό αποτέλεσμα.

Στο πλαίσιο των πειραμάτων, οι ερευνητές συνέκριναν τρεις διαφορετικές επιφάνειες, χρησιμοποιώντας την ίδια ποσότητα νερού και παρόμοιες συνθήκες θέρμανσης.

Κάτω από την επίστρωση που περιείχε διατομίτη και διέθετε σχεδιασμένο δίκτυο ρωγμών, η θερμοκρασία έφτασε περίπου τους 32 βαθμούς Κελσίου. Στη συμβατική επιφάνεια με ρωγμές καταγράφηκαν περίπου 42 βαθμοί, ενώ στην επιφάνεια χωρίς ρωγμές η θερμοκρασία άγγιξε τους 52 βαθμούς.

Η διαφορά αυτή δείχνει τη σημασία τόσο της πορώδους δομής όσο και της γεωμετρίας της επιφάνειας για τη συγκράτηση του νερού και την ψύξη.

Τι σημαίνει η διαφορά των 20 βαθμών

Χρειάζεται, ωστόσο, να γίνει μια σημαντική διευκρίνιση: η μείωση έως και 20 βαθμούς Κελσίου αφορά τη θερμοκρασία κάτω από τις δοκιμαστικές πλάκες στο συγκεκριμένο εργαστηριακό πείραμα.

Δεν σημαίνει ότι ένα ολόκληρο σπίτι θα γίνει αυτομάτως 20 βαθμούς πιο δροσερό αν καλυφθεί με το συγκεκριμένο υλικό.

Η πραγματική απόδοση θα εξαρτηθεί από πολλούς παράγοντες, όπως οι καιρικές συνθήκες, η υγρασία, η ηλιακή ακτινοβολία και η δυνατότητα συνεχούς τροφοδοσίας της επιφάνειας με νερό.

Πότε θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί στα κτίρια

Πριν από την εμπορική αξιοποίηση της τεχνολογίας, απαιτούνται επιπλέον δοκιμές σε πραγματικές συνθήκες. Οι επιστήμονες θα πρέπει να εξετάσουν πόσο ανθεκτική είναι η επίστρωση στην παρατεταμένη έκθεση στον ήλιο, στη βροχή, στη σκόνη και στις εναλλαγές θερμοκρασίας, καθώς και αν διατηρεί την αποτελεσματικότητά της έπειτα από χρόνια χρήσης.

Καθοριστικό ρόλο θα έχει και το κλίμα. Σε θερμές και ξηρές περιοχές, η εξάτμιση του νερού πραγματοποιείται ευκολότερα, ενώ σε περιβάλλοντα με υψηλή υγρασία το ψυκτικό αποτέλεσμα ενδέχεται να είναι περιορισμένο.

Επιπλέον, θα πρέπει να βρεθεί ένας πρακτικός και οικονομικά βιώσιμος τρόπος για την παροχή νερού στις επιφάνειες.

Παρά τις προκλήσεις, η συγκεκριμένη προσέγγιση αναδεικνύει τις δυνατότητες της βιομιμητικής, δηλαδή της αξιοποίησης μηχανισμών που συναντώνται στη φύση για την ανάπτυξη νέων τεχνολογιών. Εφόσον αποδειχθεί ανθεκτική και οικονομικά αποδοτική, η επίστρωση θα μπορούσε να αποτελέσει μια επιπλέον λύση για την παθητική ψύξη των κτιρίων, συμβάλλοντας στον περιορισμό της χρήσης κλιματιστικών και της κατανάλωσης ενέργειας.