طوّر باحثون في ألمانيا مادة مبتكرة قائمة على البوليمر مصممة لتعزيز كفاءة وراحة المباني ذات الأسطح والجدران الشفافة، ويمكن أن تحل محل المكونات الزجاجية في البناء مستقبلاً.
وأوضح الباحثون بمعهد كارلسروه للتكنولوجيا أن هذه المادة تعالج العديد من التحديات التي تواجهها الأسطح والجدران الزجاجية التقليدية، بما في ذلك الوهج ومخاوف الخصوصية وارتفاع درجة الحرارة، وفق نتائج الدراسة التي نُشرت الجمعة، بدورية «نيتشر كميونيكيشنز».
ويحظى استخدام الأسطح والجدران الشفافة في المباني باهتمام كبير لتحسين الإضاءة الطبيعية، وتقليل استهلاك الطاقة، وتعزيز رفاهية السكان.
وتوفر هذه الأسطح إضاءة نهارية أفضل ومساحات جذابة بصرياً، وتؤثر إيجابياً على الصحة والإنتاجية، كما تقلل الحاجة إلى الإضاءة الاصطناعية، مما يسهم في كفاءة الطاقة والحصول على شهادات البناء المستدام.
ورغم الفوائد، تواجه المواد الزجاجية التقليدية تحديات مثل الوهج الذي يسبب عدم الراحة وإجهاد العين ويؤثر على الإنتاجية، كما تثير الشفافية مخاوف الخصوصية، خاصة في مبانٍ مثل المستشفيات.
ويتطلب تراكم الحرارة داخل المبنى خلال الصيف آليات فعالة للتحكم في الحرارة، مما يزيد استهلاك الكهرباء لتكييف الهواء مقارنة بالمباني العادية.
وسعى الفريق البحثي لتلافي ذلك خلال تطوير المادة الجديدة المصنوعة من بوليمر خاص، وتتميز ببنية سطحية هرمية صغيرة، ويسمح هذا الهيكل بانتشار ضوء الشمس بشكل فعال، مما يخلق بيئة داخلية أكثر راحة وخصوصية.
واختبر الباحثون خصائص المادة، بالإضافة لتجارب أُجريت في ظروف خارجية حقيقية، وقاموا بقياس نفاذية الضوء وتشتته، وخصائص الانعكاس، وقدرتها على التنظيف الذاتي، وأداء التبريد باستخدام القياس الطيفي الحديث.
وحققت الاختبارات تبريداً بمقدار 6 درجات مئوية مقارنة بدرجة الحرارة المحيطة. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت المادة نفاذية طيفية عالية للضوء أو شفافية بنسبة 95 في المائة، متفوقة على الزجاج الذي يتمتع عادةً بشفافية تبلغ 91 في المائة.
وأثبتت التجارب أن المادة الجديدة توزع 73 في المائة من ضوء الشمس الذي تتعرض له، مما يقلل الوهج بشكل كبير ويعزز الخصوصية الداخلية.
وبالإضافة لخصائصها في إدارة الضوء، تتميز المادة أيضاً بقدرات تبريد إشعاعية استثنائية؛ إذ ظلت أكثر برودة بمقدار 6 درجات مئوية من درجة الحرارة المحيطة.
وهناك فائدة إضافية للبنية الهرمية الدقيقة للمادة وهي مقاومتها الشديدة للماء، وتعمل هذه الخاصية على صد الماء ومنع تراكم الأوساخ، مما يتيح قدرات تنظيف ذاتي ممتازة.
وقال الباحث الرئيسي للدراسة بمعهد كارلسروه للتكنولوجيا في ألمانيا، الدكتور ريتشاردز غان هوانغ، إن هذه المادة يمكن استخدامها في مجالات مختلفة وتساهم بشكل كبير في الهندسة المعمارية المستدامة والموفرة للطاقة.
وأضاف عبر موقع المعهد: «يمكن لهذه المادة تحسين استخدام ضوء الشمس في الداخل وتقليل الاعتماد على تكييف الهواء، كما يمكن دمجها بسلاسة في خطط تشييد المباني والتنمية الحضرية الصديقة للبيئة».
