德雷塞爾大學的研究人員最近取得了一項突破性的成果,他們開發出一種新型建筑材料,有望重塑建筑行業的溫度管理方式。這種創新材料模仿了野兔和大象耳朵的熱調節機制,通過內置的微小通道網絡,實現了建筑物表面的被動加熱與冷卻。
研究團隊將水泥基材料與一個由微小通道組成的網絡相結合,這些通道內填充了石蠟。石蠟作為一種相變材料,在溫度發生變化時會從固態變為液態,或從液態變回固態,在此過程中吸收或釋放大量熱量。當外界溫度下降,石蠟凝固時,會釋放熱量,幫助保持室內溫度;而當溫度升高,石蠟融化時,則吸收熱量,產生冷卻效果。
據研究人員介紹,全球建筑能耗占總能耗的近40%,其中約一半用于供暖或制冷。傳統的建筑設計往往難以平衡美觀與隔熱性能,導致大量熱量損失。而這項新技術,則提供了一種全新的解決方案,將建筑表面本身轉變為主動的溫度調節器。
為了驗證這一設計的有效性,研究人員制作了多個水泥樣本,每個樣本的通道圖案和排列方式各不相同。經過測試,他們發現菱形通道網格在強度和熱性能方面表現出了最佳組合效果。這種設計不僅能夠承受拉伸和壓縮試驗,還能有效減緩溫度變化速度,每小時減緩1至1.25攝氏度。
研究團隊表示,盡管這種材料內部包含中空通道,但它仍然保持了足夠的強度以供實際使用。通過添加細骨料,進一步提高了其耐久性,同時不影響脈管系統的功能。他們認為,這種脈管材料可以在建筑物中發揮類似大象和野兔耳朵的作用,幫助調節溫度變化,從而減少暖通空調系統的能源消耗。
德雷塞爾大學的研究人員指出,雖然這項研究目前仍處于概念驗證階段,但已經展現出了巨大的潛力。他們計劃在未來嘗試使用不同種類的相變材料、替代的通道設計以及更大的建筑材料樣本,以評估其長期性能。這一創新成果有望為改善建筑能效做出重大貢獻,推動建筑行業向更強、更智能、更環保的方向發展。