الفيزيائيون من جامعة كولورادو في بولدر، قاموا بإنشاء مادة يمكن أن تحدث ثورة في النهج المتبع في بناء العزل وفتح إمكانيات جديدة للهندسة المعمارية وتطبيقات التكنولوجيا المتقدمة في المستقبل. في مقال نشر في المجلة علوموصف الفريق هلام السيليكون المسامي الصغير المسمى MOCHI، وهو عازل حراري شفاف بصريًا. على الرغم من الاسم، فإن المادة لا علاقة لها بالحلوى: فهي شفافة بالكامل تقريبًا ومقاومة للحريق وتحتفظ بالحرارة بشكل مثالي.

“يمكن لمواد البناء المناسبة أن تخلق راحة داخلية مع استهلاك الحد الأدنى من الطاقة أو عدم استهلاكها على الإطلاق. وقال كبير مؤلفي الدراسة إيفان سماليوخ: “يمكن للنوافذ أخيرًا أداء وظائف تتجاوز المفهوم المعتاد”.

كيف تعمل المادة

للوهلة الأولى، يبدو MOCHI وكأنه طبقة رقيقة شفافة، ولكن عند التكبير، يمكنك أن ترى أنه يتكون من العديد من المسام الدقيقة، أرق من شعرة الإنسان. فقاعات الهواء الموجودة في هذه الهياكل المسامية تحبس الحرارة، وتمنعها من الهروب. في الأساس، يعمل MOCHI بمثابة “فخ هوائي” مشابه للهوائيات الهوائية التي تستخدمها ناسا لعزل مركبات المريخ.

على عكس الهلام الهوائي، بالكاد تشتت مادة MOCHI الضوء: تعكس المادة 0.2% فقط من الضوء الساقط وتتكون من 90% تقريبًا من الهواء، وتظل شفافة. في إحدى التجارب، طبق الباحثون MOCHI على نافذة باردة ووجدوا أنها تمنع حوالي 95% من فقدان الحرارة، مما يوفر كفاءة عالية في استخدام الطاقة مع كونها شفافة تمامًا.

التطبيقات في المباني وغيرها من المجالات

الدافع الرئيسي لإنشاء MOCHI هو المشكلة العالمية المتمثلة في كفاءة استخدام الطاقة في المباني. وفقا للباحثين، المباني تستهلك حوالي 40% من إجمالي الطاقة في العالمويؤدي العزل السيئ إلى تكاليف إضافية للتدفئة وتكييف الهواء. المواد الموجودة لعزل النوافذ والواجهات غير شفافة وغالباً ما تكون غير جمالية. يجمع MOCHI بين الحماية من فقدان الحرارة والشفافية البصرية.

بالإضافة إلى النوافذ، يمكن استخدام هذه المادة في الواجهات والفواصل وحتى الأسطح الشفافة، مما يؤدي إلى إنشاء غرف مشرقة ودافئة دون تكاليف طاقة غير ضرورية. يرى الباحثون إمكانات MOCHI في الألواح الشمسية، وأغطية الدفيئة، والملابس الواقية، والعناصر العازلة المتنقلة للخيام وملاجئ الطوارئ. وفي المستقبل، قد تكون المادة مفيدة لترتيب مساكن خارج كوكب الأرض، حيث تكون الخفة والقوة والعزل الحراري مهمة. على سبيل المثال، للقواعد المستقبلية على القمر أو المريخ.

في المختبر، أظهرت MOCHI خصائص غير عادية: صفائح صغيرة تتحمل اللهب المباشر ويمكن استخدامها كشواية مصغرة.

ويواصل الفريق اختبار MOCHI والبحث عن تطبيقات جديدة، بما في ذلك الطلاءات الموفرة للطاقة للمباني وحلول العزل الحراري المتنقلة.

وشدد سماليوخ على أن “هذه المادة يمكن أن تشكل طفرة حقيقية في البناء المستدام والطاقة. ونأمل أن تساعد في تقليل استهلاك الطاقة وجعل المباني أكثر راحة دون فقدان الضوء والجماليات”.