Японские ученые из Mitsubishi Electric и Токийского научного университета разработали уникальный материал для хранения тепла, основанный на термочувствительном полимерном гидрогеле, главным компонентом которого является вода. Этот материал способен хранить низкотемпературное тепло (до 60 °C) с плотностью энергии до 562 кДж/л — более чем в два раза превышающей показатели существующих аналогов.
Как это работает?
Исследователи вдохновились природными механизмами, такими как молекулярная структура клеточной цитоплазмы, где вода удерживается в ограниченном пространстве. В таких условиях ее молекулы приобретают хаотичное расположение, увеличивая внутреннюю энергию.
С помощью молекулярного моделирования, разработанного Mitsubishi Electric, удалось создать полимерный гель, который изменяет свои свойства под воздействием температуры. При нагреве гель становится гидрофобным, сокращая свои цепи и создавая «запертое» пространство для воды, что увеличивает плотность энергии. При охлаждении гель возвращается в гидрофильное состояние, высвобождая накопленное тепло.
Преимущества и перспективы
Материал обладает рядом уникальных свойств:
- Высокая плотность хранения тепла: до 562 кДж/л, что делает его в два раза эффективнее существующих материалов.
- Простота производства: благодаря технологии синтеза, разработанной в Токийском научном университете, возможно массовое производство геля с равномерной структурой.
- Экологическая ценность: материал позволяет эффективно использовать отходящее тепло от заводов, автомобилей и зданий, снижая энергетические потери и способствуя сокращению углеродного следа.
Новый материал станет основой для создания энергоэффективных систем:
- Восстановление низкотемпературного тепла в промышленных и бытовых условиях.
- Использование в системах отопления и охлаждения для повышения энергоэффективности зданий.
- Применение в транспорте для минимизации потерь тепла в автомобилях и электропоездах.
Японские ученые уверены, что их разработка внесет вклад в строительство низкоуглеродного общества, где ресурсы используются максимально рационально.
Читайте также:
Учёные разработали пластик, разлагающийся в морской воде
Российские учёные создали магниевые имплантаты, растворяющиеся в организме и формирующие кости
Нанотрубки против мороза: в России создали материал для повышения эффективности батарей