“उष्णतेची देवाणघेवाण अवरोधित करण्यासाठी, तुम्ही तुमच्या भिंतींमध्ये भरपूर इन्सुलेशन लावू शकता, परंतु खिडक्या पारदर्शक असायला हव्यात,” इव्हान स्मालयुख, सीयू बोल्डर येथील भौतिकशास्त्रज्ञ आणि संशोधनाचे वरिष्ठ लेखक म्हणाले. “पारदर्शक इन्सुलेटर शोधणे खरोखरच आव्हानात्मक आहे,” तो म्हणाला.

Mesoporous Optically Clear Heat Insulator किंवा थोडक्यात MOCHI नावाची सामग्री, एक सिलिकॉन-आधारित जेल आहे जे सूक्ष्म छिद्रांच्या जटिल नेटवर्कमध्ये हवा अडकवते. संशोधन संघाने 11 डिसेंबर रोजी सायन्समध्ये प्रकाशित केलेल्या अभ्यासात शोधाचे वर्णन केले. त्याच्या अंतिम स्वरुपात, MOCHI 90% पेक्षा जास्त हवा आहे, जे त्याच्या प्रभावी इन्सुलेट क्षमतेचे कारण आहे.

ही कल्पना एरोजेल्सपासून प्रेरणा घेते, NASA च्या मार्स रोव्हर्स सारख्या मागणीच्या वातावरणात आधीच वापरल्या जाणाऱ्या हलक्या वजनाच्या इन्सुलेटिंग साहित्यापासून, जिथे ते अत्यंत थंडीपासून संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक्सचे संरक्षण करतात. एरोजेल प्रमाणे, MOCHI उष्णता प्रवाह रोखण्यासाठी अडकलेल्या हवेवर अवलंबून असते. पण मुख्य फरक संरचनेत आहे. एरोजेल्समध्ये सामान्यत: यादृच्छिकपणे वितरीत केलेले हवेचे कप्पे असतात जे प्रकाश विखुरतात, त्यांना ढगासारखे स्वरूप देतात ज्याचे वर्णन “गोठवलेला धूर” असे केले जाते. याउलट, MOCHI जवळजवळ पूर्णपणे स्पष्ट राहण्यासाठी इंजिनियर केले गेले आहे.

संशोधकांनी सामग्रीच्या आत हवेचे खिसे कसे तयार होतात यावर काळजीपूर्वक नियंत्रण करून हे साध्य केले. उत्पादनादरम्यान, ते द्रव सिलिकॉन द्रावणात सर्फॅक्टंट रेणू जोडतात. सॅलड ड्रेसिंगमध्ये व्हिनेगरपासून वेगळे होणाऱ्या तेलाप्रमाणे, सर्फॅक्टंट्स नैसर्गिकरित्या पातळ, धाग्यासारख्या रचनांमध्ये एकत्र होतात. मग सिलिकॉनचे रेणू त्या धाग्यांच्या बाहेरील कोट करतात. नंतरच्या टप्प्यात, सर्फॅक्टंट काढून टाकले जाते आणि हवेने बदलले जाते, ज्यामुळे स्मॅलियुखने स्पष्टपणे वर्णन केलेल्या सूक्ष्म पाईप्सचे “प्लंबरचे दुःस्वप्न” असे वर्णन केले आहे.

हे पाईप मानवी केसांपेक्षा कित्येक पटीने पातळ आहेत आणि त्यांचा लहान आकार मोचीला उष्णतेसाठी इतका प्रभावी अडथळा बनवतो. वायूंमध्ये, ऊर्जावान रेणू एकमेकांशी टक्कर घेतात तेव्हा उष्णता सामान्यतः वाहते. मोचीच्या आत, हवेने भरलेली छिद्रे इतकी लहान असतात की ती घर्षणहीन असतात.

“रेणूंना मुक्तपणे एकमेकांशी टक्कर घेण्याची आणि उर्जेची देवाणघेवाण करण्याची संधी मिळत नाही,” स्माल्युक यांनी स्पष्ट केले. “त्याऐवजी, ते छिद्र भिंतींवर आदळले.”

परिणाम म्हणजे नेत्रदीपक कामगिरी. उघड्या ज्वालाच्या उष्णतेपासून एखाद्या व्यक्तीच्या तळहाताचे संरक्षण करण्यासाठी केवळ 5 मिलीमीटर जाडीची मोचीची शीट पुरेसे आहे. शिवाय, सामग्री येणाऱ्या प्रकाशाच्या केवळ 0.2 टक्के प्रतिबिंबित करते, म्हणजे काचेवर लावल्यावर ते जवळजवळ अदृश्य होते.

संघाची कल्पना आहे की MOCHI ची निर्मिती पातळ पत्रके किंवा मोठ्या स्लॅबच्या रूपात केली जाऊ शकते जी विद्यमान खिडक्यांमध्ये बसवता येईल. ते दीर्घकाळ टिकणारे आणि अत्यंत पारदर्शक असल्यामुळे, सध्या बाजारात उपलब्ध असलेल्या अनेक इन्सुलेट फिल्म्सच्या विपरीत, ते दृश्य विकृत करणार नाही किंवा खोल्या गडद करणार नाही.

“बाहेरचे तापमान कितीही असले तरी, लोकांना ऊर्जा वाया न घालवता आतमध्ये आरामदायी तापमान मिळावे अशी आमची इच्छा आहे,” असे CU बोल्डरच्या नूतनीकरणीय आणि शाश्वत ऊर्जा संस्थेचे सहकारी स्माल्युक म्हणाले.

आरामात सुधारणा करण्यासोबतच, संशोधक ऊर्जा-कापणी अनुप्रयोगांमध्ये MOCHI ची क्षमता पाहतात. उष्णता अडकवताना ते सूर्यप्रकाशास जाण्याची परवानगी देत ​​असल्याने, सामग्री सौर उष्णता गोळा करण्यासाठी आणि इमारतींमध्ये पुनर्वापर करण्यासाठी डिझाइन केलेल्या प्रणालींचा भाग बनू शकते.

“दिवस काहीसा ढगाळ असला तरीही, तुम्ही भरपूर ऊर्जा वापरू शकता आणि नंतर तुमचे पाणी आणि तुमच्या इमारतीचा आतील भाग गरम करण्यासाठी त्याचा वापर करू शकता,” स्मालुख म्हणाले.

सध्या, MOCHI ही प्रयोगशाळेत तयार केलेली सामग्री आहे. त्याच्या उत्पादनामध्ये सध्या वेळखाऊ आणि श्रम-केंद्रित पायऱ्यांचा समावेश आहे आणि ते अद्याप व्यावसायिक वापरासाठी उपलब्ध नाही. तथापि, संशोधक म्हणतात की कच्चा माल स्वतः तुलनेने स्वस्त आहे. पुढील कामासह, त्याचा विश्वास आहे की उत्पादन प्रक्रिया दैनंदिन वास्तुकलासाठी व्यावहारिक बनवण्यासाठी पुरेशी सुव्यवस्थित केली जाऊ शकते.

तसे झाल्यास, भविष्यातील खिडक्या आजच्या खिडक्यांपेक्षा वेगळ्या दिसणार नाहीत – शांतपणे अदृश्य, उच्च-तंत्रज्ञानाच्या बुडबुड्याच्या आवरणाप्रमाणे वागणे, इमारती गरम करणे, थंड करणे आणि अधिक ऊर्जा कार्यक्षम ठेवणे.