علماء يطورون أسمنتًا ضوئيًا مبتكرًا يبرد المباني عن طريق عكس الضوء

ابتكر علماء من الصين والولايات المتحدة مادة بناء جديدة تتفاعل مع الضوء والحرارة، ما يُبرّد المباني بفعالية أكبر من الأسمنت التقليدي. تستطيع هذه المادة المبتكرة خفض درجات الحرارة الداخلية بما يصل إلى 5 درجات مئوية في الأيام الحارة. وعلى عكس الأسمنت التقليدي الذي يميل إلى حبس الحرارة، تعكس هذه المادة الجديدة الضوء المرئي وتنقل الأشعة تحت الحمراء.

قاد البروفيسور مياو تشانغ ون من جامعة جنوب شرق الصين، بالتعاون مع باحثين أمريكيين، تطوير هذا "الأسمنت الضوئي البنية". ويهدف هذا إلى التغلب على عيوب الأسمنت التقليدي، الذي يعكس حوالي 30% فقط من ضوء الشمس والحرارة، مما يجعله أقل فعالية في المناخات الحارة.

عندما يتصلب الأسمنت الجديد، يُشكّل بنية بلورية خاصة على سطحه. تتكون هذه البلورات من الإترينغيت، وهو معدن طبيعي معروف بخصائصه العاكسة. تساعد هذه البلورات على خفض درجات الحرارة الداخلية من خلال عكس الضوء ونقل الحرارة بعيدًا عن المبنى.

اكتشف فريق البحث أن خلط هلام غير متبلور مع بلورات الإترنجيت يحقق هذه الخصائص. صمّموا قالبًا من بوليمر السيليكون بتفاصيل دقيقة لضمان توزيع البلورات بالتساوي على سطح الأسمنت. وهذا يُكوّن "سطحًا فائقًا" يُعزز قدرة المادة على التبريد.

لاختبار فعالية هذه التقنية، بنى الباحثون نماذج منازل صغيرة باستخدام كلٍّ من الإسمنت التقليدي والإسمنت الضوئي. عند تعرضها لأشعة الشمس والحرارة، خفضت المادة الجديدة درجة حرارة الجدران من 60-70 درجة مئوية إلى حوالي 30-35 درجة مئوية خلال ساعات الذروة النهارية، مما أدى إلى انخفاض درجة الحرارة داخل المبنى بمقدار 5 درجات مئوية.

يُظهر هذا الانخفاض الملحوظ في درجات الحرارة قدرة الأسمنت الضوئي على تقليل الاعتماد على أنظمة تكييف الهواء. فمن خلال خفض استهلاك الطاقة، يُمكن أن يُؤدي ذلك إلى وفورات كبيرة في التكاليف في المناطق الحارة.

التداعيات المستقبلية

من المتوقع أن يُحدث تطبيق هذه التقنية مستقبلًا تأثيرًا كبيرًا على كفاءة الطاقة في المباني الواقعة في مناخات دافئة. فمن خلال تقليل الاعتماد على أجهزة التبريد، تُقدم حلاً صديقًا للبيئة لإدارة درجات الحرارة الداخلية مع خفض تكاليف الطاقة.

يعتقد فريق البروفيسور تشانغوين أن إعادة هيكلة جزيئات الأسمنت أساسية لتحقيق هذه النتائج. ويتضمن نهجهم إنشاء أسطح تعكس الضوء بشكل طبيعي وتنقل الحرارة بكفاءة.

ويعد هذا الاكتشاف ببديل مستدام لمواد البناء في البيئات الاستوائية، وهو يعالج أحد العيوب الرئيسية للأسمنت التقليدي.

With inputs from WAM