Para ilmuwan menciptakan material jendela yang menghalangi panas tanpa menghalangi pandangan

Bahan baru yang diberi nama MOCHI ini memiliki volume lebih dari 90% udara dan terbuat dari gel silikon.

Para ilmuwan di Universitas Colorado telah mengembangkan bahan isolasi transparan baru yang dapat mengurangi kehilangan panas secara drastis melalui jendela, merupakan tantangan lama dalam desain bangunan hemat energi.

Bahan tersebut dinamakan Optically Transparent Mesopori Thermal Insulator (MOCHI). sebagian besar terdiri dari udaranamun tetap kuat, tahan lama, dan hampir sepenuhnya transparan.

Investigasi, diterbitkan pada tanggal 11 Desember di jurnal Science, menjelaskan materi yang bisa diproduksi dalam lembaran tipis atau panel lebih tebaldirancang untuk dipasang di bagian dalam jendela. Meskipun MOCHI masih terbatas pada produksi laboratorium dan belum tersedia secara komersial, para peneliti yakin MOCHI berpotensi mengurangi konsumsi energi secara signifikan di rumah dan bangunan komersial di seluruh dunia.

Bangunan-bangunan tersebut saat ini mewakili sekitar 40% konsumsi energi globalsebagian besar hilang melalui pemanasan dan pendinginan. Jendela adalah titik lemah yang penting karena, tidak seperti dinding, jendela harus tetap transparan. “Menemukan isolator transparan benar-benar sebuah tantangan,” kata Ivan Smalyukh, penulis senior studi tersebut dan profesor fisika di CU Boulder.

MOCHI mengatasi tantangan ini dengan menggabungkan transparansi optik dengan isolasi termal yang kuat. Bahannya didasarkan pada gel silikon diisi dengan jaringan padat pori-pori mikroskopis, masing-masing jauh lebih kecil dari lebar rambut manusia. Pori-pori ini terisi udara, yang merupakan lebih dari 90% total volume material. Meskipun demikian, MOCHI tetap kuat dan transparan secara visual, hanya memantulkan sekitar 0,2% cahaya yang datang.

Pori-pori sangat penting dalam cara bahan menghalangi panas. Biasanya, panas menyebar melalui udara ketika molekul bertabrakan dan mentransfer energi. Di dalam MOCHI, pori-porinya sangat kecil sehingga molekul udara tidak dapat bertabrakan dengan bebas. Sebaliknya, mereka berulang kali membentur dinding pori, sehingga secara drastis membatasi perpindahan panas. Dalam demonstrasi di laboratorium, selembar MOCHI yang tebalnya hanya lima milimeter mampu memblokir panas yang cukup sehingga nyala api dapat disulut tanpa menyebabkan luka bakar di sisi lainnya.

MOCHI sering dibandingkan dengan aerogelkelas isolator lain yang sangat efektif yang digunakan oleh NASA pada penjelajah Mars. Namun, aerogel sering kali menyebarkan cahaya sehingga tampak keruh. Dengan mengontrol ukuran dan susunan pori-pori MOCHI secara hati-hati, tim CU Boulder mencapai kinerja isolasi yang baik tanpa mengorbankan transparansi.

Selain jendela, para peneliti melihat potensi penerapan sistem pemanas tenaga surya yang menangkap dan menahan panas untuk bangunan, bahkan pada hari berawan. Untuk saat ini, produksi skala besar masih merupakan sebuah tantangan, karena prosesnya lambat dan rumit. Namun, harga bahan-bahannya relatif murah, sehingga meningkatkan harapan bahwa produksi dapat ditingkatkan di masa depan.