ಹಿಮಕರಡಿ ಪ್ರೇರಿತ, ಶಕ್ತಿ-ಸಮರ್ಥ ಕಟ್ಟಡ ನಿರೋಧನ

Scientists have designed a nature-inspired ಕಾರ್ಬನ್ tube aerogel thermal insulating material based upon the microstructure of polar bear hair. This lightweight, highly-elastic and more efficient heat insulator opens up new avenues for energy-efficient building insulation

ಹಿಮ ಕರಡಿ hair helps the animal to prevent heat loss in cold and humid climatic conditions in the frigid Arctic circle. Polar bear hair is naturally hollow unlike human hair or other ಸಸ್ತನಿಗಳು. Each hair strand has a long, cylindrical core running through its center. It is this shape and spacing of the cavities which gives polar bear hair the distinct white coat. These cavities have multitude of properties like exceptional heat-holding, water resistance, elasticity etc. which makes them a very good thermal insulator material. The hollow centers restrict movement of heat while design-wise making every strand extremely lightweight. Also, the non-wettable nature of polar bear hair keeps the animal warm when they are swimming in sub-zero temperatures and also under humid conditions. Polar bear hair is thus a very good model for designing synthetic materials which can provide efficient insulation from heat just like polar bear hair does it naturally.

ಜೂನ್ 6 ರಂದು ಪ್ರಕಟವಾದ ಹೊಸ ಅಧ್ಯಯನದಲ್ಲಿ ಕೆಮ್, ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಹಿಮಕರಡಿ ಕೂದಲಿನ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ರಚನೆಯಿಂದ ಸ್ಫೂರ್ತಿ ಪಡೆದು ಮತ್ತು ಅನುಕರಿಸುವ ಒಂದು ಕಾದಂಬರಿ ಇನ್ಸುಲೇಟರ್ ಅನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ್ದಾರೆ ಮತ್ತು ಆದ್ದರಿಂದ ಅದರ ಎಲ್ಲಾ ವಿಶಿಷ್ಟ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಪಡೆದುಕೊಂಡಿದ್ದಾರೆ. ಅವರು ಲಕ್ಷಾಂತರ ಸೂಪರ್-ಎಲಾಸ್ಟಿಕ್, ಹಗುರವಾದ ಟೊಳ್ಳಾದ-ಔಟ್ ಕಾರ್ಬನ್ ಟ್ಯೂಬ್‌ಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಿದರು, ಪ್ರತಿಯೊಂದೂ ಒಂದೇ ಕೂದಲಿನ ಎಳೆಯ ಗಾತ್ರ ಮತ್ತು ಅವುಗಳನ್ನು ಏರ್‌ಜೆಲ್ ಬ್ಲಾಕ್‌ಗೆ ಗಾಯಗೊಳಿಸಿದರು. ಕಾರ್ಬನ್ ಶೆಲ್‌ನಿಂದ ಲೇಪಿತವಾದ ಟೆಂಪ್ಲೇಟ್‌ನಂತೆ ಟೆಲ್ಯುರಿಯಮ್ (ಟಿ) ನ್ಯಾನೊವೈರ್‌ಗಳಿಂದ ಕೇಬಲ್ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಅನ್ನು ತಯಾರಿಸುವುದರೊಂದಿಗೆ ವಿನ್ಯಾಸ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಮೊದಲು ಪ್ರಾರಂಭವಾಯಿತು. ನಂತರ ಅವರು ಈ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್‌ನಿಂದ ಕಾರ್ಬನ್ ಟ್ಯೂಬ್ ಏರ್‌ಜೆಲ್ (CTA) ಅನ್ನು ಮೊದಲು ಒಣಗಿಸಿ ನಂತರ ಅದನ್ನು 900 °C ನಲ್ಲಿ ಆರ್ಗಾನ್ ಜಡ ವಾತಾವರಣದಲ್ಲಿ ಟೆ ನ್ಯಾನೊವೈರ್‌ಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಲು ಕ್ಯಾಲ್ಸಿನೇಟ್ ಮಾಡಿದರು. ಈ ವಿಶಿಷ್ಟ ವಿನ್ಯಾಸವು CTA ಯನ್ನು ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಉಷ್ಣ ನಿರೋಧಕವನ್ನಾಗಿ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಇದು 1434 mm/s ವೇಗದಲ್ಲಿ ಮರುಕಳಿಸುವ ಮೂಲಕ ಪ್ರಕೃತಿಯಲ್ಲಿ ಸೂಪರ್-ಎಲಾಸ್ಟಿಕ್ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಎಲ್ಲಾ ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಸ್ಥಿತಿಸ್ಥಾಪಕ ವಸ್ತುಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಇದು ಅತ್ಯಂತ ವೇಗವಾಗಿದೆ. ಇದು ಹಿಮಕರಡಿಯ ಕೂದಲಿಗಿಂತಲೂ ಹೆಚ್ಚು ಸ್ಥಿತಿಸ್ಥಾಪಕವಾಗಿದೆ ಎಂದು ಲೇಖಕರು ಸೂಚಿಸುತ್ತಾರೆ.

ಕಾರ್ಬನ್ ಟ್ಯೂಬ್‌ಗಳ ಟೊಳ್ಳಾದ ರಚನೆಯಿಂದಾಗಿ, ವಸ್ತುವು ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಒಣ ಗಾಳಿಗಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ ಏಕೆಂದರೆ ವಸ್ತುವಿನ ಒಳಗಿನ ವ್ಯಾಸವು ಗಾಳಿಯ ಮುಕ್ತ ಮಾರ್ಗಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ. 3% ಸಾಪೇಕ್ಷ ಆರ್ದ್ರತೆಯೊಂದಿಗೆ ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದಲ್ಲಿ 56 ತಿಂಗಳ ಕಾಲ ಸಂಗ್ರಹಿಸಿದ ನಂತರ ವಸ್ತುವು ಅದರ ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಕಾಪಾಡಿಕೊಳ್ಳುವ ಮೂಲಕ ದೀರ್ಘಾಯುಷ್ಯವನ್ನು ತೋರಿಸಿದೆ. CTA 8 kg/m3 ಸಾಂದ್ರತೆಯೊಂದಿಗೆ ಹಗುರವಾಗಿರುತ್ತದೆ; ಲಭ್ಯವಿರುವ ಹೆಚ್ಚಿನ ಉಷ್ಣ ನಿರೋಧಕ ವಸ್ತುಗಳಿಗಿಂತ ಹಗುರವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಇದು ತೇವವಾಗದ ಕಾರಣ ನೀರಿನಿಂದ ಪ್ರಭಾವಿತವಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ಅಲ್ಲದೆ, CTA ಯ ಯಾಂತ್ರಿಕ ರಚನೆಯು ವಿವಿಧ ತಳಿಗಳಲ್ಲಿ ಹಲವಾರು ಸಂಕುಚಿತ-ಬಿಡುಗಡೆ ಚಕ್ರಗಳ ನಂತರವೂ ನಿರ್ವಹಿಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ.

ಪ್ರಸ್ತುತ ಅಧ್ಯಯನವು ಹೊಸ ಕಾರ್ಬನ್ ಟ್ಯೂಬ್ ಏರ್ಜೆಲ್ ಅನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ - ಹಿಮಕರಡಿ ಕೂದಲಿನ ಟೊಳ್ಳಾದ ಟ್ಯೂಬ್ ವಿನ್ಯಾಸದಿಂದ ಪ್ರೇರಿತವಾಗಿದೆ - ಇದು ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಉಷ್ಣ ನಿರೋಧಕವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಲಭ್ಯವಿರುವ ಇತರ ಏರ್‌ಜೆಲ್ ನಿರೋಧನ ಸಾಮಗ್ರಿಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ, ಈ ಹಿಮಕರಡಿ ಪ್ರೇರಿತ ಟೊಳ್ಳಾದ-ಟ್ಯೂಬ್ ವಿನ್ಯಾಸವು ತೂಕದಲ್ಲಿ ಹಗುರವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಶಾಖದ ಹರಿವಿಗೆ ಹೆಚ್ಚು ನಿರೋಧಕವಾಗಿದೆ, ಜಲನಿರೋಧಕ ಮತ್ತು ಅದರ ಜೀವಿತಾವಧಿಯಲ್ಲಿ ಕುಸಿಯುವುದಿಲ್ಲ.

Improved and more efficient thermal insulation systems hold promise for conserving primary energy consumption. ಶಕ್ತಿ is now in short supply while ಶಕ್ತಿ costs are escalating. One of the ways to conserve energy is to improve thermal insulation of ಕಟ್ಟಡಗಳು. ಏರೋಜೆಲ್‌ಗಳು ಈಗಾಗಲೇ ಅಂತಹ ವೈವಿಧ್ಯಮಯ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ಗಳಿಗೆ ಉತ್ತಮ ಭರವಸೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತಿವೆ. ಈ ಅಧ್ಯಯನವು ಕಟ್ಟಡಗಳು, ಏರೋಸ್ಪೇಸ್ ಉದ್ಯಮದಲ್ಲಿ ವಿಶೇಷವಾಗಿ ವಿಪರೀತ ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ ಅನ್ವಯಗಳಿಗೆ ಕಡಿಮೆ ತೂಕ, ಸೂಪರ್-ಎಲಾಸ್ಟಿಕ್ ಮತ್ತು ಉಷ್ಣ ನಿರೋಧನವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಹೆಚ್ಚಿನ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲು ಮಾರ್ಗಗಳನ್ನು ತೆರೆಯುತ್ತದೆ. ಅದರ ತೀವ್ರ ಹಿಗ್ಗಿಸಲಾದ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಕಾರಣ, ಅದರ ಮನವಿಯನ್ನು ವಿವಿಧ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ಗಳಿಗೆ ವರ್ಧಿಸಲಾಗಿದೆ.

***

{ಉದಾಹರಿಸಿದ ಮೂಲ(ಗಳ) ಪಟ್ಟಿಯಲ್ಲಿ ಕೆಳಗೆ ನೀಡಲಾದ DOI ಲಿಂಕ್ ಅನ್ನು ಕ್ಲಿಕ್ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ನೀವು ಮೂಲ ಸಂಶೋಧನಾ ಪ್ರಬಂಧವನ್ನು ಓದಬಹುದು}

ಮೂಲಗಳು)

ಝಾನ್, ಎಚ್ ಮತ್ತು ಇತರರು. 2019. ಬಯೋಮಿಮೆಟಿಕ್ ಕಾರ್ಬನ್ ಟ್ಯೂಬ್ ಏರ್‌ಜೆಲ್ ಸೂಪರ್-ಎಲಾಸ್ಟಿಸಿಟಿ ಮತ್ತು ಥರ್ಮಲ್ ಇನ್ಸುಲೇಶನ್ ಅನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಕೆಮ್. http://dx.doi.org/10.1016/j.chempr.2019.04.025