Polscy naukowcy inspirowani motylami. Powstają nowe materiały do chłodzenia i ogrzewania budynków

Zespół badaczy z kilku polskich ośrodków naukowych pracuje nad materiałami, które mogą zrewolucjonizować sposób zarządzania temperaturą w budynkach. Inspiracją do projektu stały się skrzydła motyli, zdolne zarówno do niemal całkowitego pochłaniania światła, jak i wyjątkowo skutecznego jego odbijania. Dzięki temu innowacyjnemu podejściu w przyszłości możliwe może być ograniczenie zużycia energii na ogrzewanie i klimatyzację.

Inspiracja naturą i niezwykłe właściwości skrzydeł

Badacze przyglądają się niezwykłym zdolnościom czarnych i białych motyli. Przykładem jest gatunek Troides magellanus, którego skrzydła pochłaniają aż 98 proc. światła widzialnego. Sekret tkwi nie w pigmentach, ale w skomplikowanej mikro- i nanostrukturze powierzchni, która działa jak naturalna pułapka na promienie słoneczne. Z kolei bardzo jasne motyle potrafią odbijać światło w niemal doskonały sposób, co umożliwia im regulowanie temperatury ciała w skrajnych warunkach.

To właśnie te mechanizmy chcą odwzorować polscy naukowcy. Jak podkreślają, nie chodzi o kopiowanie natury wprost, ale o stworzenie materiałów, które w praktyce będą działać podobnie jak powierzchnie skrzydeł owadów.

Powłoki przyszłości dla budownictwa

Projekt badawczy nosi nazwę Biotherm i prowadzony jest w ramach konsorcjum, w którym uczestniczą m.in. Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Mikroelektroniki i Fotoniki, Politechnika Warszawska oraz Uniwersytet Jagielloński. Celem zespołu jest opracowanie pasywnych powłok, które pozwolą w naturalny sposób ograniczyć nagrzewanie się budynków latem oraz zatrzymywać ciepło zimą.

Takie rozwiązanie mogłoby stać się alternatywą dla energochłonnych systemów klimatyzacji czy ogrzewania. Budynki odpowiadają dziś za blisko 40 proc. całkowitego zużycia energii w Unii Europejskiej, dlatego innowacje w tym sektorze mają kluczowe znaczenie dla zrównoważonego rozwoju.

Technologia i badania nad materiałami

Nowe materiały będą wytwarzane metodą magnetronowego rozpylania katodowego. Dzięki temu możliwe jest tworzenie struktur o właściwościach zbliżonych do tych, które natura wykształciła u motyli i pająków. Naukowcy planują szczegółową analizę ich parametrów optycznych, od zdolności pochłaniania światła po precyzyjne pomiary odbicia.

Kolejnym etapem będzie zastosowanie tych powłok w modułach termoelektrycznych, które zostaną przetestowane w warunkach zbliżonych do naturalnego działania promieniowania słonecznego. W praktyce oznacza to sprawdzanie, czy specjalnie zaprojektowane powłoki mogą skutecznie generować energię elektryczną, jednocześnie regulując temperaturę.

Zastosowania poza budownictwem

Choć głównym celem projektu jest zrównoważone budownictwo, naukowcy widzą szerszy potencjał swoich prac. Powłoki inspirowane motylami mogłyby znaleźć zastosowanie w technologii kosmicznej jako czarne materiały do ogrzewania satelitów, białe do ich chłodzenia. Sprawdziłyby się także w optyce, zwiększając wydajność kamer i detektorów światła, czy w fotowoltaice, poprawiając sprawność ogniw słonecznych.

Finansowanie i perspektywy

Projekt o budżecie około 2,2 mln zł finansowany jest przez Narodowe Centrum Nauki w ramach konkursu NCN OPUS. Badacze podkreślają, że prace są na wczesnym etapie, dlatego trudno dziś przewidzieć, jakie rozwiązania ostatecznie trafią do użytku. Nie mają jednak wątpliwości, że bioinspirowane powłoki mogą w przyszłości znacząco zmniejszyć zapotrzebowanie na energię w budownictwie i otworzyć drogę do innowacyjnych technologii w wielu branżach.

Inspiracja naturą coraz częściej staje się fundamentem przełomowych technologii. Polscy naukowcy pokazują, że skrzydła motyli mogą być kluczem do stworzenia materiałów o niezwykłych właściwościach termicznych i optycznych. Jeżeli uda się je wdrożyć, polskie rozwiązania mogą przyczynić się nie tylko do rozwoju zrównoważonego budownictwa, ale również do wzmocnienia pozycji naszego kraju w światowej nauce i technologii.