Motyle uczą budować energooszczędnie. Polski instytut na czele przełomowego projektu
Kiedy myślimy o motylach, zwykle wyobrażamy sobie kolorowe skrzydła i letnie łąki. Tymczasem te niezwykłe owady właśnie zainspirowały naukowców do stworzenia nowatorskich materiałów, które mogą zrewolucjonizować sposób, w jaki ogrzewamy i chłodzimy budynki – bez potrzeby zasilania prądem. Liderem międzynarodowego, interdyscyplinarnego projektu BIOTHERM jest Łukasiewicz – Instytut Mikroelektroniki i Fotoniki.
Od skrzydeł motyla do materiałów przyszłości
W centrum zainteresowania zespołu kierowanego przez dr. hab. Michała Borysiewicza znajdują się motyle o ekstremalnie czarnych lub niemal całkowicie białych skrzydłach. Ich barwy nie wynikają z pigmentów, lecz z mikroskopijnych struktur powierzchni, które manipulują światłem. W przypadku czarnych skrzydeł – pochłaniają niemal całe promieniowanie słoneczne. U białych – odbijają światło, nie dopuszczając do nagrzewania ciała.
Te naturalne mechanizmy regulacji temperatury stały się punktem wyjścia dla stworzenia cienkowarstwowych powłok bioinspirowanych – chłodzących i grzewczych, które mogą znaleźć zastosowanie w budownictwie jako pasywne systemy klimatyzacji i ogrzewania.
– Zależy nam na zbadaniu związków między strukturą materiału a jego właściwościami termicznymi, wzorując się na owadzich odpowiednikach – mówi dr hab. Borysiewicz. – To nie tylko ekscytująca nauka, ale też realna szansa na zmniejszenie zużycia energii w budynkach.
Jak to działa?
Nowe materiały powstają dzięki nowoczesnej technologii magnetronowego rozpylania katodowego. To proces, w którym atomy są “wybijane” z powierzchni źródła i osadzane na podłożu, tworząc niezwykle cienkie i jednorodne powłoki. Dzięki tak precyzyjnej technice możliwe jest odtworzenie mikroskopijnych struktur podobnych do tych, jakie natura wytworzyła na skrzydłach motyli.
Po wytworzeniu powłok badacze przeprowadzą pomiary ich zdolności do odbijania i pochłaniania światła, a także zastosują je w specjalnych modułach termoelektrycznych, testując ich efektywność w warunkach laboratoryjnych.
Natura pod mikroskopem, nauka bez granic
Projekt BIOTHERM to przykład synergii nauk przyrodniczych i technicznych. W konsorcjum znaleźli się: nanotechnolodzy i fizycy z Łukasiewicz – Instytutu Mikroelektroniki i Fotoniki oraz Politechniki Warszawskiej, zoolodzy z Centrum Edukacji Przyrodniczej Uniwersytetu Jagiellońskiego, którzy badają ewolucję i biologię motyli, eksperci od modelowania optycznego z Uniwersytetu w Chicago i Karlsruhe Institute of Technology.
– Zaprosiłem do współpracy najlepszych specjalistów z różnych dziedzin. Mamy znakomity zespół zoologów z UJ pod kierownictwem prof. Tomasza Pyrcza, grupę prof. Mariusza Zdrojka od fizyki materiałów, a także światowej klasy ekspertów spoza Polski – prof. Dakotę McCoy z Chicago i prof. Hendrika Hölschera z Karlsruhe. Ich doświadczenie to bezcenny wkład w rozwój projektu – podkreśla dr hab. Michał Borysiewicz. Wśród członków zespołu znalazła się również młoda badaczka z Łukasiewicz – IMiF, Patrycja Barańczyk.
Energooszczędna rewolucja na horyzoncie
Efekty prac mogą w przyszłości znaleźć zastosowanie wszędzie tam, gdzie potrzebna jest regulacja temperatury – w domach, biurach, szkołach czy szpitalach. Bioinspirowane powłoki mają potencjał, by częściowo zastąpić tradycyjne systemy grzewcze i klimatyzacyjne, przyczyniając się do redukcji emisji i kosztów energii. A to niebagatelne znaczenie, biorąc pod uwagę, że budownictwo odpowiada za około 40% zużycia energii w Unii Europejskiej.
Projekt BIOTHERM udowadnia, że odpowiedzi na najbardziej palące problemy współczesnego świata można znaleźć, obserwując przyrodę. A nauka – kiedy działa ponad podziałami dyscyplin i granic – może nie tylko zrozumieć piękno motyla, ale też z jego pomocą zmieniać świat na lepszy.
Opublikowany: 18 czerwca, 2025 | Zaktualizowany: 19 czerwca, 2025
