Исследователи из Юго-Восточного университета Китая разработали цемент, который отражает 96,2% солнечного излучения: температура его поверхности снижается на 5,4 °C по сравнению с окружающим воздухом.
Обычный цемент поглощает солнечный свет и нагревается, аккумулируя тепло. Новый материал, напротив, рассеивает излучение и выводит накопленное тепло наружу. Секрет технологии в самоорганизующихся отражающих кристаллах минерала эттрингита, формирующихся на поверхности цемента.
Исследователи изменили химический состав частиц, из которых делают цемент. Минералы — включая известняк и гипс — измельчили в пыль и смешали с водой. Полученную смесь заливали в кремниевые формы с отверстиями, где росли кристаллы эттрингита.
Такой цемент совмещает свойства зеркала и радиатора: он отражает солнечный свет и одновременно излучает в атмосферу накопленное тепло. В испытаниях коэффициент отражения солнечного излучения составил 96,2%, а теплового излучения в длинноволновом инфракрасном диапазоне — 96%.
Строение самоохлаждающегося цемента. Изображение: Guo Lu et al., Science Advances
При тестировании на крыше в полуденных условиях (при интенсивности излучения 850 Вт/м²) поверхность нового цемента оказалась на 5,4 °C холоднее окружающего воздуха. Для сравнения, обычный цемент в тех же условиях нагревался значительно выше температуры среды.
Эксплуатационные испытания подтвердили и прочность материала: он продемонстрировал высокую устойчивость к сжатию, изгибу, истиранию и хорошую адгезию. Дополнительно цемент оказался амфифобным (отталкивает и воду, и масла), пластичным для формовки и стойким к агрессивным воздействиям.
Потенциальный эффект внедрения огромен: здания потребляют около 40% мировой энергии и обеспечивают 36% углеродных выбросов. Самоохлаждающийся цемент может снизить зависимость от кондиционирования воздуха и заметно сократить энергозатраты.
