Een nieuw transparant materiaal belooft warmteverlies via ramen sterk te verminderen. Het materiaal kan worden aangebracht op de binnenzijde van ieder raam, is transparant en gaat warmteoverdracht sterk tegen.
Het gaat om Mesoporous Optically Clear Heat Insulator (MOCHI), ontwikkeld door een team van de University of Colorado Boulder. Het wordt geproduceerd als een dun materiaal dat op een raam kan worden geplakt. Het materiaal kent volgens de onderzoekers een lange levensduur.
“Om warmte-uitwisseling te blokkeren kun je veel isolatiemateriaal in je muren aanbrengen, maar ramen moeten transparant zijn,” aldus Ivan Smalyukh, hoofdauteur van de studie en hoogleraar natuurkunde aan CU Boulder. “Het vinden van isolatiematerialen die transparant zijn, is echt een grote uitdaging.”
Minuscule poriën met lucht
MOCHI bestaat uit een siliconengel, die is voorzien van minuscule poriën die aanzienlijk dunner zijn dan een menselijke haar. Deze poriën bevatten lucht, die warmteoverdracht blokkeren. Het is hierin dusdanig effectief dat een stuk MOCHI van slechts vijf millimeter voldoende is om een vlam tegen de palm van je hand te houden zonder je te verbranden. De truc is daarbij volgens Smalyukh het nauwkeurig beheren van de poriën met lucht.
De ontwikkeling lijkt op aerogel, wat een isolerend materiaal is dat al langer op grote schaal wordt gebruikt. Net als MOCHI houden aerogels in kleine poriën lucht vast. Bij aerogels zijn deze poriën echter willekeurig verdeeld over het materiaal, waardoor zij in veel gevallen licht weerkaatsen in plaats van doorlaten. Deze materialen zijn doorgaans dan ook niet transparant.
Dunne draden
MOCHI maakt gebruik van een vloeistof die bestaat uit surfactanten, stoffen die de oppervlaktespanning van een vloeistof verlagen. Deze moleculen klonteren samen om dunne draden te vormen, in een proces dat lijkt op de wijze waarop olie en azijn van elkaar scheiden in bijvoorbeeld een dressing. De siliconenmoleculen hechten zich vervolgens aan deze draden.
De onderzoekers vervangen vervolgens de moleculaire structuren door lucht. Hierdoor ontstaat een materiaal met een netwerk van minuscule kanalen, die gevuld zijn met lucht. De onderzoekers vergelijken MOCHI ook wel met noppenfolie.
‘Geen kans om vrij met elkaar te botsen’
De luchtbelletjes in het MOCHI-materiaal zijn zo klein dat de gasmoleculen erin elkaar nauwelijks kunnen raken, waardoor warmteoverdracht sterk wordt tegengegaan. Volgens Smalyukh krijgen de moleculen hierdoor geen kans om vrij met elkaar te botsen en energie uit te wisselen. In plaats daarvan kaatsen ze tegen de wanden van de poriën. MOCHI weerkaatst daarbij slechts 0,2% van het invallende licht.
Een belangrijk doel van de onderzoekers is het terugdringen van het energieverbruik en tegelijkertijd het verhogen van het comfort van woningen. Zij wijzen erop dat woningen goed zijn voor ongeveer 40% van het totale energieverbruik wereldwijd, maar tegelijkertijd veel warmte verliezen op koude dagen. Met MOCHI willen zij warmteverlies terugdringen en zo zowel de energie-efficiëntie als het comfort van woningen vergroten.
De onderzoekers delen hun bevindingen in een publicatie in Science. Het is onbekend wanneer we de technologie op de markt kunnen verwachten.
