Сосновые шишки открывают свои чешуйки в теплую сухую погоду и закрывают их во влажных условиях, регулируя тем самым распространение семян. Этот процесс обусловлен разной степенью набухания слоев целлюлозных волокон при изменении влажности воздуха.
Аналогичным образом функционирует и система Solar Gate. Она состоит из множества самосгибающихся элементов, размещенных между стеклами оконного блока. Каждый элемент, напечатанный на 3D-принтере (технически на 4D-принтере), состоит из трех слоев:
- Нижний слой – целлюлозные нити, способные разбухать при воздействии влаги.
- Средний слой – ограничивающие нити из термопластика, задающие направление изгиба.
- Верхний слой – гибкая биокомпозитная сетка, удерживающая конструкцию.
При повышенной влажности элементы изгибаются, пропуская солнечный свет внутрь здания, а в сухую погоду возвращаются в исходное состояние, создавая тень и предотвращая перегрев помещений.
Технология была протестирована в кампусе Фрайбургского университета, где 424 элемента Solar Gate в течение года демонстрировали надежную работу. Зимой система позволяла максимально использовать естественное освещение, а летом эффективно снижала температуру в помещениях.
«Мы создали автономную систему затенения, которая работает без электричества и мехатронных элементов. По сути, сама структура из биоматериалов – это машина», – отмечает профессор Ахим Менгес из Штутгартского университета.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications. Эта разработка является очередным примером успешного применения биомиметики – науки, изучающей природные механизмы и адаптирующей их для нужд человека.
