Podstawy naukowe dla stworzenia nanopianki
Do utrzymywania przyjaznych warunków wewnątrz pomieszczeń o każdej porze roku potrzebne są duże ilości energii zużywanej na ogrzewanie i chłodzenie — odpowiadającej łącznie 40% całkowitego zużycia energii w Europie. Stworzenie nanostrukturalnej pianki izolacyjnej o ulepszonych parametrach, przy pomocy niskoemisyjnego nadkrytycznego dwutlenku węgla (CO2) było celem finansowanego ze środków UE projektu "New nano-technology based high performance insulation foam system for energy efficiency in buildings" (NANOFOAM) . Naukowcy przyjęli bardzo ambitne założenia dotyczące współczynnika przewodzenia ciepła, ognioodporności oraz odporności na działanie wilgoci i pleśni. W ciągu pierwszych 21 miesięcy realizacji projektu określono wymagane procesy przy pomocy wyników modelowania i doświadczeń laboratoryjnych. Zespół zaprojektował i zbudował urządzenie do na wpół ciągłego wytwarzania pianki poprzez mieszanie stopionego polimeru z wysokim stężeniem nadkrytycznego CO2. Ponadto opracowano technologie wytwarzania piany, między innymi za pomocą bloku matrycowego o kontrolowanej temperaturze, który z powodzeniem przetestowano. Opracowano trzy modele przenikania ciepła w mikro- i nanopiankach. Przygotowano również dwie metody umożliwiające przewidywanie wymiany ciepła przez promieniowanie zmętnionych pianek. Są one obiecujące ze względu na możliwość zmniejszenia tego rodzaju wymiany ciepła. Modele przetestowano i poddano walidacji z wykorzystaniem danych doświadczalnych dotyczących mikropianek z i bez zmętniaczy. Uczeni postawili sobie za cel uzyskanie porowatości materiału na poziomie 85%, co udało się zrealizować w piankach o skali nano. Pomimo uzyskania porowatych nanostruktur w partiowym wytwarzaniu piany, badacze mieli trudności z osiągnięciem docelowej wielkości porów, wynoszącej 100 nanometrów, w procesie ciągłym. Mimo to, projekt NANOFOAM wniósł doniosły wkład w poznanie i opisanie materiałów i procesów potrzebnych do wytwarzania nanostrukturalnych pianek izolacyjnych, które można będzie dalej rozwijać. Opracowane w ramach projektu modele oraz techniki doświadczalne i pomiarowe wraz z nową metodologią półciągłego przetwarzania posłużą za podstawy do przyszłych badań. Tym samym projekt NANOFOAM powinien istotnie wpłynąć na koszty zużycia energii przez budynki oraz ograniczenie szkodliwego wpływu na środowisko naturalne.
