Wat als het hout waarvan je huis is gemaakt je elektriciteitsrekening zou kunnen besparen? In de race om energie te besparen, het gebruik van een passieve koelmethode die geen elektriciteit vereist en rechtstreeks in uw huis is ingebouwd, kan zelfs koude gebieden in de VS wat geld besparen. Nutsvoorzieningen, onderzoekers van de Universiteit van Maryland en de Universiteit van Colorado hebben de nanotechnologie van de natuur gebruikt om het probleem op te lossen van het vinden van een passieve manier voor gebouwen om warmte te dumpen die duurzaam en sterk is.

Hout lost het probleem op:het wordt al gebruikt als bouwmateriaal, en is hernieuwbaar en duurzaam. Met behulp van kleine structuren die in hout worden gevonden - cellulose-nanovezels en de natuurlijke kamers die groeien om water en voedingsstoffen op en neer door een levende boom te laten gaan - heeft dat speciaal bewerkte hout optische eigenschappen die warmte wegstralen. De resultaten van deze studie zijn op 9 mei gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap .

"Dit werk heeft het gebruik van hout aanzienlijk uitgebreid naar hoogwaardige energie-efficiënte toepassingen en heeft gezorgd voor een duurzame route om de energiecrisis te bestrijden, " zei professor Jian Li van de Northeast Forestry University, een lid van de Chinese Academie voor Techniek, die niet bij het onderzoek betrokken is.

Aan de Universiteit van Maryland, Liangbing Hu, co-eerste auteurs Tian Li en Shuaiming Hij en anderen van de afdeling materiaalkunde werken al vele jaren met hout. Hu's team heeft een reeks opkomende houtnanotechnologieën uitgevonden, inclusief een transparant hout, goedkope houten batterijen, super sterk hout, super thermisch isolerend hout, en een waterzuiveraar op houtbasis.

"Dit is een andere belangrijke vooruitgang in houtnanotechnologieën die Hu-groep aan de Universiteit van Maryland heeft bereikt:koelhout dat uitsluitend van hout is gemaakt, dat wil zeggen, geen andere componenten zoals polymeren - kunnen uw huis koelen als een groen bouwmateriaal, " zei dr. Hu.

Het team van Boulder, onder leiding van Prof. Xiaobo Yin en inclusief co-eerste auteur Yao Zhai, zowel van de afdeling werktuigbouwkunde als de opleiding materiaalkunde aan de Universiteit van Colorado in Boulder, hebben gewerkt aan materialen voor stralingskoeling, inclusief dunne films en verven.

"Toegepast op de bouw, dit baanbrekende structurele materiaal koelt af zonder de invoer van elektriciteit of water, "Zei Dr. Zhai.

Door de lignine te verwijderen, het deel van het hout dat het bruin en sterk maakt, de UMD-onderzoekers creëerden een zeer bleek hout gemaakt van cellulose-nanovezels. Vervolgens hebben ze het hout samengeperst om zijn sterkte te herstellen. Om het waterafstotend te maken, ze hebben een super hydrofobe verbinding toegevoegd die het hout helpt beschermen. Het resultaat:een helderwit bouwmateriaal dat gebruikt zou kunnen worden voor daken om warmte uit het gebouw weg te duwen.

Ze brachten het koelhout naar de ideale testconditie van een boerderij in Arizona waar het weer altijd warm en zonnig is, met weinig wind. Daar, ze testten het koelhout en ontdekten dat het bleef, gemiddeld, vijf of zes graden F koeler dan de omgevingsluchttemperatuur - zelfs op het heetste deel van de dag, het koelhout was koeler dan lucht. Het bleef gemiddeld 12 graden koeler dan natuurlijk hout, die meer opwarmt in de aanwezigheid van zonlicht.

"Het verwerkte hout gebruikt het koude universum als koellichaam en laat er thermische energie in vrij via atmosferisch transparant venster. Het is een duurzaam materiaal voor duurzame energie om de opwarming van de aarde tegen te gaan", zei Dr. Li.

De mechanische sterkte per gewicht van dit hout is ook sterker dan staal, waardoor het een uitstekende keuze is voor bouwmaterialen. Het is tien keer sterker dan natuurlijk hout en verslaat de sterkte van staal, tot 334 MPa·cm3/g (vergeleken met 110 MPa·cm3/g voor staal). Het beschadigt ook minder gemakkelijk (krastest) en kan meer gewicht dragen (compressietest) dan natuurlijk hout.

Andere medewerkers zijn het team van Jelena Srebric aan de Universiteit van Maryland, Collegepark; Ronggui Yang's team aan de Universiteit van Colorado, Kei; en Ashlie Martini's team aan de University of California Merced.

Om te zien hoeveel energie het hout bespaart, ze berekenden hoeveel warmte wordt gebruikt door typische appartementsgebouwen in steden in de VS in alle klimaatzones. Hete steden als Phoenix en Honolulu zouden de meeste energie besparen, vooral als oudere gebouwen hun gevelbeplating en daken hadden vervangen door koelhout. Gebouwen in de VS die na 2004 zijn gebouwd, of nu, zou gemiddeld 20% aan koelingskosten besparen.

"Prof. Hu en medewerkers laten nog een ander gebruik van hout zien dat niet alleen structureel sterk is, maar ook nuttig als actief onderdeel voor energiebeheer. Het is interessant dat hetzelfde materiaal dat warmte afgeeft bij verbranding kan worden gebruikt voor koeling, nieuwe kansen bieden in groene gebouwen, " zei Orlando Rojas, een professor in de afdeling Bioproducts and Biosystems aan de Aalto University, Finland.