Bangunan merupakan konsumen energi utama, menyumbang sekitar 40% produksi energi global. Sebagian besar energi ini hilang melalui jendela yang tidak efisien – yang mengeluarkan panas di musim dingin dan menahan panas berlebihan di musim panas. Permasalahannya bukan hanya ekonomi; ini adalah masalah utama dalam upaya mewujudkan infrastruktur berkelanjutan. Meskipun bangunan tanpa jendela bukanlah solusi yang tepat, para peneliti di Universitas Colorado Boulder mungkin telah menemukan alternatif praktis: isolator transparan yang meniru struktur bungkus gelembung.
Tantangan Isolasi Transparan
Insulasi konvensional bekerja dengan menghalangi perpindahan panas, namun jendela memerlukan transparansi. Menemukan materi yang unggul dalam keduanya terbukti sulit dilakukan. Ivan Smalyukh, ahli fisika material di CU Boulder, menjelaskan, “Menemukan isolator yang transparan sangatlah menantang.” Solusi tim, yang dijuluki Mesopori Optically Clear Heat Insulator (MOCHI), mengatasi masalah ini secara langsung.
Cara Kerja MOCHI: Jaringan Udara Mikroskopis
MOCHI adalah gel silikon dengan struktur internal yang unik. Seperti aerogel yang digunakan dalam penjelajah Mars NASA, ia memerangkap udara di dalam jaringan pori-pori mikroskopis. Namun, MOCHI membedakan dirinya melalui susunan pori-pori tersebut. Aerogel menghamburkan cahaya karena distribusi pori-pori yang acak, menjadikannya buram. MOCHI, sebaliknya, menggunakan surfaktan untuk menciptakan struktur seperti benang yang selaras di dalam dasar silikon cair. Dengan mengganti surfaktan dengan udara, tim menciptakan matriks pipa mikroskopis.
Hasilnya adalah material yang 90% volumenya adalah udara. Kandungan udara yang tinggi ini secara drastis mengurangi perpindahan panas karena pori-pori kecil membatasi tumbukan molekul – mekanisme utama perpindahan panas dalam gas. Seperti yang dikatakan Smalyukh, molekul-molekul tersebut “menabrak dinding pori-pori” alih-alih bertukar energi secara bebas.
Performa dan Potensi
MOCHI sangat efektif sehingga lembaran berukuran 5 milimeter saja dapat melindungi tangan dari nyala api. Yang terpenting, ini hanya memantulkan sekitar 0,2% cahaya yang masuk, menjaga transparansi mendekati sempurna. Selain isolasi, bahan tersebut bahkan dapat digunakan untuk menangkap panas untuk produksi energi berkelanjutan.
“Bahkan saat cuaca agak mendung, Anda masih dapat memanfaatkan banyak energi dan kemudian menggunakannya untuk memanaskan air dan interior bangunan Anda,” jelas Smalyukh.
Kendala Produksi dan Prospek Masa Depan
Meski menggunakan bahan-bahan yang murah, proses pembuatan MOCHI saat ini lambat dan padat karya. Tim peneliti bertujuan untuk menyederhanakan produksi, membuka jalan bagi adopsi desain arsitektur secara luas. Meskipun penskalaan masih menjadi tantangan, potensi manfaatnya – pengurangan limbah energi dan solusi pemanasan berkelanjutan – menjadikan MOCHI pengembangan yang menjanjikan dalam teknologi bangunan.
Kesimpulannya, MOCHI mewakili langkah signifikan menuju bangunan yang lebih hemat energi. Desainnya yang unik mengatasi masalah isolasi yang sudah berlangsung lama, dan jika hambatan produksi dapat diatasi, hal ini dapat mengurangi konsumsi energi di sektor konstruksi secara drastis.
