Wanasayansi wameunda msukumo wa asili carbon vifaa vya kuhami joto vya tube airgel kulingana na muundo mdogo wa nywele za dubu. Kihami joto hiki chepesi, chenye elastic na bora zaidi hufungua njia mpya za insulation ya ujenzi inayotumia nishati.
Bear ya polar nywele humsaidia mnyama kuzuia upotevu wa joto katika hali ya hewa baridi na yenye unyevunyevu katika mzunguko wa baridi wa Aktiki. Nywele za dubu kwa asili ni mashimo tofauti na nywele za binadamu au nyingine mamalia. Kila kamba ya nywele ina msingi mrefu, wa silinda unaopita katikati yake. Ni umbo hili na nafasi ya mashimo ambayo hupa nywele za dubu wa polar koti nyeupe tofauti. Mashimo haya yana sifa nyingi kama vile kushikilia joto, kustahimili maji, unyumbufu n.k. ambayo huifanya kuwa nyenzo nzuri sana ya kuhami joto. Vituo vilivyo na mashimo huzuia mwendo wa joto huku kwa busara ya muundo vikifanya kila uzi kuwa mwepesi sana. Pia, asili isiyo na unyevu ya nywele za dubu huweka mnyama joto wakati anaogelea katika joto la chini ya sifuri na pia chini ya hali ya unyevu. Kwa hivyo, nywele za dubu ni kielelezo kizuri sana cha kuunda nyenzo za syntetisk ambazo zinaweza kutoa insulation bora kutoka kwa joto kama vile nywele za dubu zinavyofanya kwa kawaida.
Katika utafiti mpya uliochapishwa mnamo Juni 6 mnamo Chem, wanasayansi wameunda kihami riwaya kinachochukua msukumo kutoka na kuiga muundo mdogo wa nywele za dubu binafsi na hivyo kupata sifa zake zote za kipekee. Walitengeneza mamilioni ya mirija ya kaboni iliyo na mashimo yenye uzani mwepesi, kila moja ikiwa na urefu wa uzi mmoja wa nywele na kuziweka kwenye kizuizi cha airgel. Mchakato wa kubuni ulianza kwanza kwa kutengeneza kebo ya hidrojeli kutoka kwa nanowires ya tellurium (Te) kama kiolezo ambacho kilipakwa ganda la kaboni. Kisha wakatengeneza airgel ya mirija ya kaboni (CTA) kutoka kwa hidrojeli hii kwa kuikausha kwanza na kisha kuiweka katika angahewa isiyo na hewa ya argon kwenye 900 °C ili kuondoa Te nanowires. Muundo huu wa kipekee huifanya CTA kuwa kizio bora zaidi cha kuhami joto na pia asili ya elastic zaidi inapojirudia kwa kasi ya 1434 mm/s. Hii ndiyo kasi zaidi kuwahi kulinganishwa na vifaa vyote vya kawaida vya elastic. Waandishi wanasema kuwa ni elastic zaidi kuliko nywele za polar.
Kwa sababu ya muundo wa mashimo ya mirija ya kaboni, nyenzo huonyesha upitishaji bora wa joto ambao ni wa chini kuliko ule wa hewa kavu kutokana na kipenyo cha ndani cha nyenzo kuwa chini ya njia ya bure ya hewa. Nyenzo zilionyesha maisha marefu kwa kudumisha conductivity yake ya joto baada ya kuhifadhiwa kwa muda wa miezi 3 kwenye joto la kawaida na unyevu wa 56%. CTA ni nyepesi na wiani wa kilo 8 / m3; nyepesi kuliko nyenzo nyingi za kihami joto zinazopatikana. Haiathiriwi na maji kwani haina unyevu. Pia, muundo wa mitambo ya CTA hudumishwa hata baada ya mizunguko mingi ya kutolewa kwa compress kwenye aina tofauti.
Utafiti wa sasa unafafanua mirija ya hewa ya kaboni mpya – iliyochochewa kutoka kwa muundo wa mirija ya mirija ya dubu ya ncha ya ncha ya nywele - ambayo hufanya kazi kama kihami bora cha joto. Ikilinganishwa na vifaa vingine vya kuhami hewa vinavyopatikana, muundo huu wa mirija iliyohamasishwa na dubu-polar ni nyepesi kwa uzito, sugu zaidi kwa mtiririko wa joto, hustahimili maji na haiharibiki maishani mwake.
Mifumo iliyoboreshwa na yenye ufanisi zaidi ya kuhami joto inashikilia ahadi ya kuhifadhi matumizi ya msingi ya nishati. Nishati sasa ni adimu wakati nishati gharama zinaongezeka. Moja ya njia za kuhifadhi nishati ni kuboresha insulation ya mafuta ya majengo. Aerogels tayari zinaonyesha ahadi kubwa kwa anuwai ya matumizi kama haya. Utafiti huu unafungua njia za kubuni nyenzo za utendaji wa juu ambazo ni uzani mwepesi, elastic zaidi na kuhami joto kwa matumizi katika majengo, tasnia ya anga haswa katika mazingira yaliyokithiri. Kwa sababu ya uwezo wake wa kunyoosha uliokithiri, rufaa yake inaimarishwa kwa matumizi mbalimbali.
***
{Unaweza kusoma karatasi asili ya utafiti kwa kubofya kiungo cha DOI kilichotolewa hapa chini katika orodha ya (vyanzo) vilivyotajwa}
Chanzo (s)
Zhan, H na al. 2019. Airgel ya Tube ya Kaboni ya Biomimetic Huwasha Unyunyuzishaji wa Juu na Uhamishaji joto. Chem. http://dx.doi.org/10.1016/j.chempr.2019.04.025
