Bioinspirowane powłoki do zarządzania ciepłem w budynkach

Bioinspirowane materiały a zrównoważone budownictwo

Zespół badaczy z Łukasiewicz – Instytutu Mikroelektroniki i Fotoniki, Politechniki Warszawskiej oraz Uniwersytetu Jagiellońskiego prowadzi prace nad specjalnymi powłokami inspirowanymi mikro- i nanostrukturami skrzydeł motyli. Czarne motyle, jak Troides magellanus, wykazują 98-procentową absorpcję światła, podczas gdy białe gatunki charakteryzują się wyjątkową zdolnością odbijania promieniowania słonecznego. Te naturalne mechanizmy mogą zostać wykorzystane do regulacji temperatury w budynkach.

Mechanizm działania powłok

Badacze dążą do stworzenia powłok o dwóch skrajnych właściwościach optycznych – bardzo czarnych i bardzo białych. Pierwsze będą pochłaniać ciepło, drugie je odbijać. Dzięki temu możliwe stanie się pasywne ogrzewanie i chłodzenie bez konieczności stosowania energochłonnych systemów klimatyzacyjnych czy grzewczych. Powłoki powstają w procesie magnetronowego rozpylania katodowego, co pozwala odtworzyć złożone struktury występujące w naturze.

Badania i testy funkcjonalne

Zespół naukowców planuje dokładne badania optyczne nowych materiałów – m.in. zdolności absorpcji i odbicia w szerokim zakresie widma. Pozwoli to na porównanie efektywności powłok z naturalnymi strukturami owadów i optymalizację ich parametrów. W dalszym etapie materiały zostaną wykorzystane do budowy modułów termoelektrycznych i sprawdzone w warunkach laboratoryjnych, imitujących działanie promieniowania słonecznego.

Możliwe zastosowania

Powłoki mogą znaleźć zastosowanie przede wszystkim w budownictwie zrównoważonym, gdzie zastąpią część konwencjonalnych systemów ogrzewania i chłodzenia, prowadząc do istotnych oszczędności energii. W przyszłości mogą również wspierać rozwój technologii kosmicznych czy fotowoltaiki, poprawiając efektywność urządzeń poprzez odpowiednie zarządzanie ciepłem.

Finansowanie projektu

Projekt Biotherm realizowany jest w ramach konkursu NCN OPUS i finansowany przez Narodowe Centrum Nauki. Całkowity budżet przedsięwzięcia wynosi ok. 2,2 mln zł.