حصول أستاذ الهندسة الميكانيكية د. عمار بهمن على منحة بحثية جديدة من مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

• لتطوير طلاء النانو البارد والمواد متغيرة الطور المدعمة بالنانو لتوفير الطاقة وممارسات البناء المستدامة في الكويت

يستهلك قطاع السكن في الكويت كميات كبيرة من الطاقة خلال فصل الصيف بسبب الاستخدام المكثف لوحدات التكييف، تقليل هذا الاستهلاك سيساعد في خفض انبعاثات الغازات الدفيئة، مما يبرز الحاجة إلى البناء المستدام، إحدى الأساليب الرئيسية هي الحد من الحرارة الداخلية دون التأثير على راحة السكان.

تقدم الطلاءات الحساسة للحرارة إمكانات كبيرة لتوفير الطاقة عند تطبيقها على الأسطح الخارجية للمباني مثل الأسقف والجدران والنوافذ، علاوة على ذلك، يمكن أن تساعد المواد متعددة الوظائف في تقليل استهلاك الطاقة وتكاليف التشغيل، ويهدف هذا المشروع إلى دراسة إمكانيات طلاء النانو البارد والمواد متغيرة الطور المدعمة بالنانو.

يمكن لطلاء النانو البارد أن يعكس الإشعاع، وبالتالي يحافظ على درجة حرارة السطح الخارجي للمبنى، ومن ناحية أخرى، يمكن للمواد متغيرة الطور أن تمتص وتخزن وتطلق الطاقة الحرارية على مدى واسع من درجات الحرارة، مما يجعلها منظمات حرارية فعالة في المباني.
ومع ذلك، فإن تعزيز خصائصها الفيزيائية الحرارية يتطلب المزيد من البحث، ويعتبر دمج الجسيمات النانوية مع المواد متغيرة الطور والطلاءات واعدًا، ولكن توثيق هذه الجسيمات يعتبر مهما.

يهدف هذا المشروع البحثي إلى:
1. تركيب وتحضير طلاء النانو البارد والمواد متغيرة الطور المدعمة بالنانو لتطبيقات تبريد المباني.
2. توصيف الخصائص الفيزيائية الحرارية لطلاء النانو البارد والمواد متغيرة الطور المدعمة بالنانو لتنظيم الحرارة.
3. تحليل أداء المباني المدمجة مع طلاء النانو البارد والمواد متغيرة الطور المدعمة بالنانو باستخدام نماذج رياضية للمحاكاة والتنبؤات.
4. إجراء تجارب بحثية وميدانية باستخدام طلاء النانو البارد والمواد متغيرة الطور المدعمة بالنانو للمباني في الكويت.

تشمل طرق البحث بتحضير المواد في المختبر، تقييم خصائصها الفيزيائية الحرارية، محاكاة تأثيرها على الراحة الحرارية داخل المباني، وإجراء اختبارات ميدانية، وسيتم تطبيق طلاء النانو البارد على الأسطح الخارجية للمباني في الكويت، مع تحسين تفاصيلها (على سبيل المثال: سمك الطلاء باستخدام نماذج المحاكاة الرياضية).
وسيتم دمج المواد متغيرة الطور في أسقف المباني لتحسين تنظيم الحرارة، وخلال فترات الشمس الحادة ستخضع المواد متغيرة الطور لانتقالات الطور؛ بحيث تمتص الحرارة الخارجية وتمنع اختراقها إلى داخل المبنى، ثم تعود إلى حالتها الصلبة من خلال التبريد الداخلي أو انخفاض درجات الحرارة الخارجية المحيطة.

النتيجة المتوقعة للمشروع البحثي هو توفير طلاء بارد معزز بجسيمات نانوية ومواد متغيرة الطور مخصصة لتبريد المباني، إذ تهدف هذه الابتكارات إلى خفض درجات حرارة المباني الناتجة عن الإشعاع الشمسي، مما يؤدي إلى تقليل استهلاك الطاقة.

سيتم التخطيط لتسجيل جميع براءات الاختراع لأي ابتكار ناتج من المشروع وكذلك نشر النتائج في مجلات علمية عالمية ذات معامل تأثير عالي بالإضافة إلى عرض النتائج في المؤتمرات العالمية.
علاوة على ذلك، يتماشى البحث مع أهداف التنمية المستدامة للأمم المتحدة 7 و11 و13، المتعلقة بالطاقة النظيفة والمدن المستدامة والتغير المناخي.

يُعد هذا المشروع تعاونًا بين أربع جهات؛ جامعة الكويت، معهد الكويت للأبحاث العلمية، جامعة الإمارات العربية المتحدة من دولة الإمارات، وجامعة سانوي من دولة ماليزيا.
من المقرر أن يتم تنفيذ المشروع على أربع مراحل وفقًا لأهدافه على مدى 36 شهرًا بميزانية إجمالية تقدر بنحو 389,900 دينار كويتي لتنفيذ المشروع، وتقدمت مؤسسة الكويت للتقدم العلمي بمساهمة مالية تبلغ 96,110 دينار كويتي لدعم هذا المشروع.