Projekt BIOTHERM, prowadzony przez Łukasiewicz – Instytut Mikroelektroniki i Fotoniki, opracowuje pasywne powłoki grzewcze i chłodzące inspirowane skrzydłami motyla Troides magellanus. Materiały te, dzięki 98 procent absorpcji lub odbiciu światła, mogą zmniejszyć zużycie energii w budynkach, zastępując tradycyjne systemy klimatyzacji i ogrzewania.

18 czerwca 2025 roku Łukasiewicz – Instytut Mikroelektroniki i Fotoniki ogłosił rozpoczęcie projektu BIOTHERM, którego celem jest stworzenie cienkowarstwowych powłok bioinspirowanych strukturami skrzydeł czarnego motyla Troides magellanus. Projekt, realizowany przez interdyscyplinarne konsorcjum, ma zrewolucjonizować energooszczędne budownictwo, redukując zapotrzebowanie na energię w systemach grzewczych i chłodzących.

Inspiracja naturą. Skrzydła Troides magellanus

Skrzydła motyla Troides magellanus, znanego z ekstremalnie czarnego i niemal białego ubarwienia, są naturalnym modelem dla nowych materiałów. Ich właściwości wynikają nie z pigmentów, lecz z mikro- i nanostruktur:

• Czarne skrzydła: Pochłaniają 98 procent światła widzialnego dzięki „pułapce na światło”, idealnej do pasywnego ogrzewania.
• Białe skrzydła: Silnie odbijają światło słoneczne, wspomagając chłodzenie.

– Natura wyprzedziła nas o miliony lat. Teraz próbujemy za nią nadążyć – podkreśla dr hab. Michał Borysiewicz, lider projektu. Struktury skrzydeł motyla regulują temperaturę ciała owada, co zainspirowało naukowców do stworzenia analogicznych powłok dla budynków.

Cele projektu BIOTHERM

Projekt skupia się na:

1. Zbadaniu struktur skrzydeł: Analiza zależności między mikrostrukturami a właściwościami termicznymi i optycznymi.
2. Opracowaniu powłok cienkowarstwowych:
   • Pochłaniających światło (do pasywnego ogrzewania, jak czarne skrzydła motyla).
   • Odbijających światło (do pasywnego chłodzenia, jak białe pancerze owadów).
3. Zastosowaniu w budownictwie: Powłoki mogą pokrywać elewacje, dachy lub urządzenia, zmniejszając zużycie energii w klimatyzacji i ogrzewaniu.
4. Zrozumieniu ewolucji owadów: Tworzenie laboratoryjnych analogów skrzydeł motyli dla badań zoologicznych.

Technologia i metodologia

Powłoki będą wytwarzane metodą magnetronowego rozpylania katodowego, nowoczesnej techniki umożliwiającej tworzenie cienkich, jednorodnych warstw:

• W komorze z gazem (np. argonem) jony uderzają w materiał źródłowy, wybijając atomy, które osadzają się na powierzchni, tworząc powłokę.
• Proces pozwala odwzorować nanostruktury skrzydeł motyli, zachowując ich właściwości optyczne i termiczne.

Po wytworzeniu powłok przeprowadzone zostaną:

• Pomiary odbicia światła, by określić ich właściwości.
• Testy na modułach termoelektrycznych pod promieniowaniem słonecznym, by ocenić zdolność do pochłaniania lub odbijania ciepła.

Źródło: PAP, Łukasiewicz – Instytut Mikroelektroniki i Fotoniki.