.webp)
6 Minute
O descoperire în răcirea pasivă
Când temperaturile exterioare cresc, majoritatea oamenilor dau mai tare aerul condiționat—o soluție eficientă, dar cu consum mare de energie. Cercetătorii conduși de Wei She de la Southeast University din China au dezvoltat un nou tip de ciment care răcește pasiv suprafețele clădirilor, reducând potențial dependența de răcirea mecanică. Rezultatele lor, publicate în Science Advances, descriu un ciment formulat pentru a reflecta lumina solară incidentă și a emite căldura ca radiație în infraroșu, menținând acoperișurile și pereții mai reci decât aerul ambiental.
Cum funcționează materialul: reflexie și emisie termică
Cimentul tradițional absoarbe cu ușurință radiația solară în infraroșu și stochează acea energie sub formă de căldură, încălzind spațiile interioare. Pentru a inversa acest comportament, echipa de cercetare a reproiectat chimia și microstructura cimentului. Ei au introdus la suprafață cristale nanoscopice, foarte reflectorizante, din mineralul ettringit. Aceste cristale cresc reflectanța solară—acționând ca o oglindă pentru lumina soarelui—în timp ce sporesc emisia termică în infraroșu mediu, permițând suprafeței să radieze eficient căldura.
Materialul se produce din componente comune ale cimentului. Echipa a măcinat peleți din calcar, gips și minerale asociate până la obținerea unei pulberi fine, a amestecat pulberea cu apă și a turnat pasta într-o matriță perforată din silicon. Găurile din matriță au format micro-depresiuni în care cristalele de ettringit au crescut în timpul întăririi, producând o suprafață texturată optimizată atât pentru reflectarea luminii solare, cât și pentru emisia de radiații termice. Autorii descriu produsul final ca funcționând simultan ca o oglindă și ca un radiator.
Testare pe teren și performanță
Cimentul super-răcitor a fost testat pe teren pe un acoperiș la Universitatea Purdue. Sub soarele puternic din timpul amiezii, suprafața de ciment a înregistrat o temperatură cu 5,4 grade Celsius mai mică decât aerul înconjurător—o demonstrație importantă a răcirii pasive în condiții reale. Pe lângă performanțele optice, materialul a fost supus testelor de durabilitate mecanică, de mediu și optice pentru a-i evalua adecvarea în aplicații de construcție.
Decuparea foliei PDMS reciclabile și reutilizabile de pe suprafața cimentului super-răcitor. Credit: Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adv2820
Un test direct al timpului de solidificare. A demonstrat capacitatea de întărire rapidă proiectată a cimentului super-răcitor, care nu poate fi evaluată direct prin testul tradițional cu acul Vicat. La doar 6 minute după hidratare, cimentul super-răcitor dezvoltase suficientă rigiditate pentru a rezista impactului unei bile de fier de 200 g căzute, rezultând doar o mică adâncitură. Credit: Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adv2820
.avif)
Implicații pentru mediu și industrie
Dincolo de răcirea imediată, echipa a evaluat impactul ciclului de viață și efectele climatice folosind învățare automată. Analiza lor indică faptul că materialul ar putea obține o amprentă de carbon net-negativă pe durata de viață a unei clădiri de 70 de ani—presupunând adoptare la scară largă și scenarii realiste de fabricație. Aceasta rezultă din reducerea cererii operaționale de energie (mai puțin aer condiționat) combinată cu potențialul cimentului de a fi produs cu modificări modeste ale proceselor existente de fabricație.
„Am transformat inovator materialele cimentului din absorbante de căldură în reflectoare de căldură folosind o abordare de jos în sus,” scriu cercetătorii. „Această descoperire are potențialul de a transforma industria grea a cimentului într-un sistem cu emisii negative de carbon, în care cimentul super-răcitor ar putea juca un rol cheie în promovarea unui viitor eficient energetic și fără carbon pentru industria construcțiilor.”
Clădirile reprezintă aproximativ 40% din consumul global de energie și circa 36% din emisiile de carbon. Dacă cimentul super-răcitor poate fi scalat și implementat pe scară largă, tehnologia ar putea reduce căldura urbană, scădea cererea de energie electrică și tăia emisiile provenite din răcire—deosebit de valoroasă în climatele calde și orașele dense unde aerul condiționat generează vârfuri de consum.
Tehnologii conexe și perspective viitoare
Cimentul super-răcitor completează alte strategii de răcire pasivă, precum membrane reflectorizante pentru acoperișuri, vopsele „reci” și acoperiri de răcire radiativă care emit căldură către cer. Integrarea în beton structural, țigle de acoperiș sau placări ar putea permite o implementare largă fără modificări majore ale designului clădirilor. Pașii cheie următori includ scalarea metodelor de fabricație, teste de îmbătrânire pe termen lung în climaturi diverse și încercări de compatibilitate cu sistemele de armare și hidroizolație.
Opinia unui expert
Dr. Leila Moreno, o cercetătoare în știința materialelor specializată în sisteme de construcții durabile, comentează: "Această lucrare este remarcabilă deoarece folosește chimia comună a cimentului și o abordare microstructurală ingenioasă pentru a obține răcire radiativă. Răcirea de 5,4°C a suprafeței în testele de teren este convingătoare—dacă performanța se menține pe parcursul anotimpurilor și în diferite instalații, ar putea deveni un instrument cu cost redus și întreținere minimă pentru reducerea sarcinilor de răcire. Provocările principale vor fi verificarea durabilității și asigurarea faptului că fabricația poate fi adoptată de industria cimentului fără costuri mari sau emisii suplimentare."
Concluzie
Cimentul super-răcitor reprezintă un pas promițător către răcirea pasivă în mediul construit. Prin combinarea cristalelor reflectorizante de ettringit cu o topografie de suprafață proiectată, materialul reflectă lumina solară și radiază căldura pentru a rămâne sub temperatura ambientală. Dacă va fi scalabil și durabil, această inovație ar putea reduce cererea de aer condiționat, scădea căldura urbană și contribui la decarbonizarea unui sector de construcții intens în carbon. Testele în curs și eforturile de comercializare vor determina dacă această soluție de la laborator la acoperiș poate fi adoptată pe scară largă pentru a ajuta orașele și clădirile să rămână mai reci cu mai puțină energie.
Sursa: techxplore
Comentarii