هلام مُخزّن للحرارة قد يقلل من استهلاك الطاقة في المباني – ترجمة* محمد جواد آل السيد ناصر الخضراوي

Heat-storing gel could cut buildings’ energy consumption
(بقلم: ليون كونتريراس (جامعة تكساس ايه اند ام)، تصحيح: ليزا لوك، مراجعة: روبرت إيغان)
(Leon Contreras, (Texas A&M University), edited by Lisa Lock, reviewed by Robert Egan)

ملخص:
تُظهر أبحاث حديثة اجريت في جامعة “تكساس ايه اند ام” أن تطوير مواد هلامية متطورة تُعرف بـ “سالوجيل” (Salogels) يُمثل خطوة واعدة لخفض استهلاك الطاقة في المباني. وتجمع هذه التقنية المبتكرة بين شبكات بوليمرية وهيدرات أملاح غير عضوية، مما يتيح تخزين كميات هائلة من الحرارة وإطلاقها بكفاءة عالية. وتتميز هذه الهلاميات بقدرتها على الحد من مشاكل التسرب والتلف مع الحفاظ الكامل على سعة التخزين الحراري. كما تساهم الشبكات البوليمرية في تعديل عملية تبلور هيدرات الأملاح ومنع ظاهرة “التبريد الفائق” (supercooling)، مما يفتح آفاقاً جديدة لتطوير حلول بناء مستدامة وموفرة للطاقة.

( المقالة المترجمة )

تستهلك عمليات تدفئة وتبريد المباني جزءاً كبيراً من الطاقة المستخدمة عالمياً. وقد تصدّر فريق بحثي من قسم علوم وهندسة المواد في جامعة تكساس إيه آند إم (Texas A&M University) غلاف دورية “المواد والواجهات التطبيقية” التي تصدرها الجمعية الكيميائية الامريكية (ACS Applied Materials & Interfaces)بفضل دراسة تهدف إلى تقليل هذا الاستهلاك في الطاقة.

وقد تمحور تصميم غلاف عدد العاشر من يونيو [2026] حول فئة من المواد أطلق عليها الفريق البحثي اسم “سالوجيل” (salogels)؛ وهي مواد هجينة تشبه الهلام، تجمع بين هياكل بوليمرية أملاح غير عضوية متميئَة (inorganic salt hydrates) بهدف تخزين الحرارة وإطلاقها.

وتتميز الأملاح المتميّئة بقدرتها على تخزين كميات كبيرة من الطاقة الحرارية، فضلاً عن مقاومتها العالية للاحتراق؛ مما يجعلها فعالة للغاية في تخزين الحرارة نهاراً وإطلاقها ليلاً. وتكمن المشكلة الرئيسية في أن هذه الأملاح، في حالتها المنفردة، قد تتعرض للتسرب أو التحلل مع تكرار الاستخدام. لذا، فإن دمج شبكة أو هيكل بوليمري معها يساهم في معالجة هذه التحديات دون التأثير سلباً على سعتها التخزينية.

وقد قاد هذا البحث الدكتور كارتيك كومار راجاجوبالان، الباحث العلمي في “مرفق المواد اللينة” ((Soft Matter Facility – SoMF) بجامعة “تكساس إيه آند إم”، وذلك تحت إشراف البروفيسور سفيتلانا أ. سوكيشفيلي، الأستاذة ومديرة المرفق. كما يُنسب تصميم الغلاف -الذي يصور مادة “سالوجيل” على شكل قطعة حلوى هلامية (gummy bear)- إلى الدكتور بيران وي، مدير المرفق والباحث العلمي الأول فيه.

وإلى جانب استخداماتها في قطاع البناء، يركز الفريق على تطبيقات أخرى تشمل البطاريات، والإلكترونيات المخصصة للتحكم في درجات الحرارة، والنوافذ الذكية، والطلاءات المضادة لتكون الجليد، والمكثفات الفائقة، وأنظمة تحويل الطاقة.

ويقول الدكتور راجاغوبالان: “تمثل مواد ’سالوجيل‘ تحولاً نوعياً؛ إذ ننتقل من مجرد تخزين الحرارة إلى هندسة مواد متعددة الوظائف تجمع بين تخزين الطاقة الحرارية وتحويلها. فمن خلال فهم كيفية تفاعل البوليمرات مع هيدرات الأملاح على المستوى الجزيئي، أصبح بإمكاننا تصميم مواد ذات خصائص مصممة خصيصاً لتطبيقات الطاقة في العالم الواقعي”.

وجاء هذا العمل ثمرةً لأبحاث استمرت لعدة سنوات أجرتها مجموعة “سوكيشفلي” حول طبيعة التفاعل بين البوليمرات وهيدرات الأملاح، واستندت إلى دراسات تجريبية سابقة تطلب تجميع نتائجها عدة أشهر.
ومن أبرز النتائج التي تم التوصل إليها أن شبكة البوليمرات تُغيّر طريقة تبلور هيدرات الأملاح، وتساعد في منع ظاهرة “التبريد الفائق” (supercooling). ويمكن لهذه النتائج أن تُسهم مستقبلاً في تطوير أدوات تعتمد على التعلم الآلي لتصميم مواد جديدة.

وأشار الدكتور راجاغوبالان إلى أن الخطوات القادمة للفريق تشمل تعزيز القوة الميكانيكية لمواد “سالوجيل”، والحد بشكل أكبر من ظاهرة التبريد الفائق، واختبار استخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد في معالجة هذه المواد، بالإضافة إلى توظيفها في مجالات تحويل الطاقة الكهروكيميائية.

ويمكن قراءة الورقة العلمية المعنونة “مواد هجينة مكونة من بوليمرات وهيدرات أملاح غير عضوية: تطبيقات في تخزين الحرارة ومجالات أخرى”، التي ألفها كارتيك كومار راجاغوبالان وآخرون، وتم نشرها في المواد والواجهات التطبيقية” التي تصدرها الجمعية الكيميائية الامريكية (ACS Applied Materials & Interfaces) (2026). DOI: 10.1021/acsami.6c07502 ، دورية *ACS Applied Materials & Interfaces* (2026). DOI: 10.1021/acsami.6c07502.

*تمت الترجمة بتصرف
المصدر:

https://techxplore.com/news/2026-10-gel-energy-consumption.html