فكرة مستوحاة من آذان الأرانب والفيلة لتبريد المباني!
علماء صينيون وأميركيون يطوّرون مادة بناء مبتكرة تتفاعل مع الضوء والحرارة لتبريد المباني، هدفها معالجة أحد العيوب الرئيسية للإسمنت التقليدي، الذي يعكس عادة نحو 30% فقط من ضوء الشمس والحرارة، ما يحدّ من فعّاليته في البيئات الحارة والاستوائية.
-
صورة تعبيرية ( Fan Lab, Stanford Engineering)
استلهم باحثون من جامعة "دريكسل" الأميركية فكرةً من آذان الأرانب البرية والفيلة الوريدية، فابتكروا نهجاً جديداً للتدفئة والتبريد السلبيين، قد يجعل المباني أكثر كفاءةً في استهلاك الطاقة يوماً ما.
يتضمّن هذا البحث، الذي نُشر مؤخراً في مجلة هندسة البناء، شبكةً وعائيةً داخل مواد بناء أسمنتية، تُساعد، عند ملئها بمادة أساسها البارافين، على تنظيم درجة حرارة أسطح الجدران والأرضيات والأسقف بشكلٍ سلبي.
Elephants fully utilising the new water trough created with solar borewell facility for wildlife to beat the summer heat somewhere in Srivilliputhur. TN forest Department has made several such new water troughs and is keeping the existing ones ready in view of the increasing… pic.twitter.com/rXLmRgGJht
— Supriya Sahu IAS (@supriyasahuias) April 6, 2025
ويهدف هذا النهج إلى معالجة المساهمة الكبيرة لطلب الطاقة في المباني — ما يقارب 40% من إجمالي استخدام الطاقة — في إنتاج غازات الاحتباس الحراري. حيث يُنفق قرابة نصف استهلاك الطاقة في المباني على الحفاظ على درجة حرارة مريحة.
وبينما ساهمت منتجات وتقنيات العزل الجديدة في تدعيم الجدران والنوافذ والأسقف، لا تزال هذه الأسطح تمثّل التحدّي الأكبر فيما يتعلّق باحتجاز الحرارة أو فقدانها، حيث تُساهم في نحو 63% من فقدان الطاقة في المباني.
It’s called a District Cooling System (DCS):
— DeepDownAnalysis (@deepdownanlyz) August 21, 2025
1. One central plant produces chilled air/water
2. Distributed through underground pipes
3. Consumers pay per use, like electricity or water
4. 20%+ more efficient, no AC purchase, no maintenance pic.twitter.com/xGoWmgeLSy
مادة مبتكرة من علماء صينيين وروس
ومؤخراً، طوّر علماء صينيون وأميركيون مادة بناء مبتكرة تتفاعل مع الضوء والحرارة لتبريد المباني، بخلاف الأسمنت والخرسانة التقليديين اللذين يؤديان عادة إلى تراكم الحرارة داخلها.
وفق ما أوردتة صحيفة Science Advances يسمح استخدام هذه المادة الجديدة بخفض درجة الحرارة داخل المباني بما يصل إلى 5 درجات مئوية خلال النهار الحار.
وأوضح الباحثون: عند تصلّب هذا الأسمنت، تتشكّل على سطحه بنية خاصة من نظائر بلورات المعدن الطبيعي "إترينغايت"، والتي تتميّز بقدرتها على عكس الضوء المرئي بشكل جيد، وفي الوقت نفسه تمرير الأشعة تحت الحمراء في الجزء الأوسط من الطيف. وهذا ما مكّننا من تقليل درجة الحرارة داخل المبنى بمقدار 5 درجات مئوية في ظروف مماثلة لحرارة النهار.
Architect Develops a Passive Cooling System Inspired by Anthills CoolAnt, by Monish Siripurapu, makes good use of terracotta https://t.co/9eqt4Ndy74 pic.twitter.com/mdXDWmhFWJ
— 😎Romero 'Weavie Wonder' (@authenticromero) August 15, 2025
ويطلق على هذه المادة اسم "الأسمنت المهيكل ضوئياً"، وقد طُوّرت تحت إشراف البروفيسور مياو تشانغوين من جامعة جنوب شرق الصين، بالتعاون مع علماء مواد من الصين والولايات المتحدة.
ويهدف هذا الابتكار إلى معالجة أحد العيوب الرئيسية للإسمنت التقليدي، الذي يعكس عادة نحو 30% فقط من ضوء الشمس والحرارة، ما يحدّ من فعّاليته في البيئات الحارة والاستوائية.
وأشار البروفيسور تشانغوين وزملاؤه إلى أنّ الحلّ يكمن في إعادة هيكلة جزيئات الأسمنت بحيث يصبح سطحه قادراً على عكس الضوء وتمرير الحرارة بشكل طبيعي. وقد أثبتت التجارب أنّ خليطاً من هلام غير بلوري خاص مع بلورات طبيعية أو اصطناعية من "إترينغايت" يحقّق هذه الخصائص الفريدة".
خليط أسمنتي خاص
وانطلاقاً من هذه الفكرة، ابتكر الباحثون خليطاً أسمنتياً خاصاً يؤدّي تفاعله مع الماء إلى التشكّل التلقائي لتجمّعات من بلورات "الإترينغايت" على سطح المادة.
ولضمان توزيع هذه البلوّرات بشكلٍ منتظم على كامل سطح الأسمنت، صمّم العلماء قالباً من بوليمر السيليكون يحتوي على بروزات وتجويفات دقيقة، ما يساعد على تكوين ما يُعرف بالسطح الفوقي (الميتا-سطح) الذي يمنح الأسمنت خصائص فريدة.
-
التوضيح العلمي لصحيفة Science Advances
نماذج مصغّرة لمنازل
ولتوضيح فعّالية هذه التكنولوجيا، قام الباحثون ببناء نماذج مصغّرة لمنازل مصنوعة من الأسمنت التقليدي وأخرى من "الأسمنت المهيكل ضوئياً"، ثم عرّضوها لضوء الشمس والحرارة.
وأظهرت النتائج أنّ المادة الجديدة خفضت درجة حرارة جدران المنزل من 60-70 مئوية إلى نحو 30-35 مئوية خلال ساعات النهار الأكثر حرارة، وهو ما انعكس بانخفاض الحرارة داخل المبنى بمقدار 5 درجات كاملة.
China invented a paper-thin cooling film that drops temperatures by 15°C — without power.
— Johannes Daxbacher (@HannesDaxbacher) August 11, 2025
Chinese engineers at Zhejiang University have unveiled a paper-thin cooling film that can cool buildings, vehicles, and electronics by up to 15°C — without electricity, fans, or refrigerants pic.twitter.com/AVDX0YZzcp
اقرأ أيضاً: نباتات..تساعد في تبريد منازلنا
ويؤكّد العلماء أنّ استخدام هذه التقنية في المستقبل "يمكن أن يساهم في تقليل الاعتماد على أجهزة التبريد وخفض تكاليف الطاقة بشكلٍ ملحوظ، خاصة في المناطق ذات المناخ الحار".
