Naukowcy z Politechniki Warszawskiej badają skrzydła motyli w poszukiwaniu materiałów do termoregulacji budynków

Naukowcy z Wydziału Fizyki Politechniki Warszawskiej uczestniczą w innowacyjnym projekcie badawczym, który ma doprowadzić do stworzenia nowych materiałów do pasywnego ogrzewania i chłodzenia budynków inspirowanych naturą. Prof. Mariusz Zdrojek i dr inż. Anna Wróblewska współpracują z zespołem kierowanym przez dr. hab. Michała Borysiewicza z Łukasiewicz – Instytutu Mikroelektroniki i Fotoniki.

Zespół projektowy zbada, jak czarne motyle i pająki pochłaniają światło, a białe owady je odbijają, aby lepiej zarządzać temperaturą w budynkach. W ramach projektu zostaną zebrane motyle o bardzo czarnych i bardzo białych skrzydłach, a następnie naukowcy opiszą ich zachowania i środowisko.

Prof. Mariusz Zdrojek wyjaśnił metodologię badań: „Struktury odpowiedzialne za ich kolory będą badane pod mikroskopem i modelowane matematycznie. Na tej podstawie powstaną nowe materiały naśladujące te naturalne struktury i sprawdzimy eksperymentalnie skuteczność tych materiałów w pochłanianiu lub odbijaniu światła”.

Finalnie planuje się opracowanie powłok, które zostaną wykorzystane do budowy modułów termoelektrycznych testowanych w warunkach imitujących działanie słońca. Rola Politechniki Warszawskiej w projekcie jest bardzo konkretna i obejmuje kluczową charakteryzację nowych materiałów.

Prof. Zdrojek podkreślił: „Odpowiadamy za kluczową charakteryzację nowych materiałów – będziemy badać pochłanianie i odbicie światła w szerokim spektrum, czyli odpowiemy, jak z punktu widzenia celu projektu wyglądają adekwatności optyczne danego materiału. Ocenimy również strukturę takich materiałów używając mikroskopii elektronowej”.

Choć projekt jest na wczesnym etapie, proponowane rozwiązania mogą mieć duży potencjał wdrożenia w codziennym życiu. Zastosowanie takich materiałów przyniesie korzyści finansowe, zdrowotne i środowiskowe każdemu użytkownikowi, przyczyniając się jednocześnie do rozwoju nowoczesnego, zrównoważonego budownictwa.

Badania pokazują, iż takie rozwiązania są skalowalne i mogą być stosowane na powierzchniach budynków, dachach czy elewacjach. Współczesne technologie umożliwiają produkcję powłok, które skutecznie odbijają lub pochłaniają światło, a jednocześnie są trwałe i odporne na zabrudzenia, co sprzyja ich praktycznemu zastosowaniu w budownictwie mieszkaniowym i komercyjnym.

Całkowity budżet projektu wynosi około 2,2 miliona złotych i jest finansowany ze środków Narodowego Centrum Nauki w ramach konkursu NCN OPUS.

Biomimetyczne materiały termoregulacyjne reprezentują przełomowe podejście do efektywności energetycznej budynków, naśladując miliony lat ewolucji naturalnych mechanizmów regulacji temperatury. Takie rozwiązania mogą znacząco zmniejszyć zużycie energii do ogrzewania i chłodzenia budynków, które w tej chwili odpowiada za około 40 procent globalnego zużycia energii. Rozwój pasywnych systemów termoregulacji jest najważniejszy dla osiągnięcia celów dekarbonizacji sektora budowlanego i realizacji założeń Zielonego Ładu Europejskiego.