تمكّن فريق من الفيزيائيين في جامعة كولورادو بولدر الأمريكية من تطوير مادة عزل حراري مبتكرة تكاد تكون غير مرئية، قادرة على منع انتقال الحرارة عبر النوافذ من دون التأثير على الرؤية أو نفاذ الضوء، في إنجاز علمي قد يُحدث تحولا جذريا في كفاءة استهلاك الطاقة داخل المباني حول العالم.
وتُعرف المادة الجديدة باسم MOCHI، وهو اختصار لـ العازل الحراري الشفاف بصريا ذي المسام المتوسطة، وقد نُشرت نتائج البحث في مجلة Science العلمية في 11 ديسمبر الحالي، وفقا لموقع scitechdaily.
ويصف الباحثون هذه المادة بأنها تشبه نسخة متقدمة من غلاف الفقاعات الهوائية، لكنها أكثر تطورا ودقة على المستوى المجهري.
وتُعد النوافذ أحد أكبر التحديات في مجال كفاءة الطاقة، إذ تشير التقديرات إلى أن المباني تستهلك نحو 40% من إجمالي الطاقة المنتَجة عالميا، ويُفقد جزء كبير منها نتيجة تسرب الحرارة عبر النوافذ، سواء في الطقس البارد أو الحار، ومن هنا، سعى الباحثون إلى إيجاد حل يوفّق بين العزل الحراري والحفاظ على الشفافية.
وأوضح إيفان سماليُوخ، أستاذ الفيزياء بجامعة كولورادو بولدر والمؤلف الرئيسي للدراسة، أن التحدي الأساسي يتمثل في إيجاد مواد عازلة شفافة، قائلا إن "الجدران يمكن عزلها بسهولة، لكن النوافذ يجب أن تبقى شفافة، وهو ما يجعل المهمة بالغة الصعوبة".
تعتمد مادة MOCHI على هلام سيليكوني يحتوي على شبكة كثيفة من المسام المجهرية المملوءة بالهواء، وهي مسام أصغر بكثير من شعرة الإنسان، وتمثل هذه الجيوب الهوائية أكثر من 90% من حجم المادة، وتعمل على إبطاء انتقال الحرارة بشكل كبير، إذ تمنع جزيئات الغاز من التصادم بحرية، ما يحد من نقل الطاقة الحرارية.
وتتميّز المادة بقدرتها العالية على العزل رغم سماكتها المحدودة، حيث يمكن لطبقة بسماكة 5 مليمترات فقط أن تمنع انتقال حرارة اللهب المباشر، وفي الوقت نفسه، تعكس MOCHI نحو 0.2% فقط من الضوء الساقط، ما يسمح بمرور معظم الضوء المرئي دون تشويه المشهد.
وعلى خلاف مواد العزل التقليدية مثل الهلاميات الهوائية، التي تعاني من تعتيم وتشتيت الضوء، صُمّمت MOCHI ببنية منتظمة ودقيقة تضمن وضوحا بصريا عاليا، ما يجعلها مناسبة للاستخدام في النوافذ والواجهات الزجاجية.
ورغم أن المادة لا تزال في مرحلة البحث المخبري ولم تُطرح تجاريا بعد، فإن الباحثين يؤكدون أن مكوناتها منخفضة الكلفة نسبيا، ما يعزز فرص تطوير طرق تصنيع أكثر كفاءة في المستقبل، كما يرون أن استخداماتها قد تتجاوز عزل النوافذ، لتشمل أنظمة التقاط الطاقة الشمسية وتسخين المباني بطريقة مستدامة.
ويخلص الباحثون إلى أن MOCHI تمثل خطوة واعدة نحو مبانٍ أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة، تجمع بين الأداء الحراري العالي والحفاظ على الإضاءة الطبيعية والرؤية الواضحة.