نشر فريق بحثي بقيادة البروفيسور يانغ شو والدكتور كون-هاو يو من جامعة بنسلفانيا الأمريكية دراسة في مجلة Advanced Materials، طوروا خلالها بلاطًا مركبًا من التراب الدياتومي والأسمنت مستوحى من جلد الفيل الأفريقي، يحقق تبريدًا تبخيريًا سلبيًا فعالًا من خلال شبكة شقوق قابلة للبرمجة. المؤلف الأول للورقة البحثية هو تشينغيا هوانغ، وتم نشرها في عام 2026.
قام فريق البحث بصب عجينة من التراب الدياتومي والأسمنت بنسبة كتلة 1:1 لتشكيل عينات بسماكة 3 مم، وبعد ترطيب مسبق لمدة ساعة واحدة وتجفيف عند 60 درجة مئوية، تشكلت الشقوق تلقائيًا في المادة. البنية المسامية الدقيقة والنانوية للتراب الدياتومي تمكن قطرات الماء من الامتصاص السريع خلال 50 ميلي ثانية، بينما تعمل شبكة الشقوق كقنوات شعرية تنقل الماء أفقيًا إلى السطح بأكمله. تشكل هلام سيليكات الكالسيوم المائي وبلورات الأترينجيت الإبرية الناتجة عن عملية الترطيب المسبق جسورًا هيكلية بين حبيبات التراب الدياتومي، مما يحافظ على سلامة المادة الهيكلية خلال دورات الترطيب والتجفيف المتكررة. تبلغ معامل المرونة للمادة المركبة التي تحتوي على 50% من التراب الدياتومي أكثر من 10 ميغا باسكال، وقوة الضغط بعد ثلاثة أيام حوالي 2.9 ميغا باسكال.
قام فريق البحث بتحويل التشقق العشوائي إلى أنماط شقوق محددة يمكن التحكم بها عن طريق تصميم نتوءات مثلثة الحواف على قاعدة القالب لتكون مكثفات إجهاد، كما قاموا بتحضير ثلاثة أنواع من شبكات الشقوق الدورية القابلة للتمدد: المثلثة والمربعة والمسدسة. في اختبار تحت ميلان 60 درجة مع كمية مياه ثابتة، حققت الشبكة البلورية المسدسة ذات الكثافة المتوسطة أعلى احتجاز للمياه، مما أطال فترة التبريد الفعالة إلى أكثر من 20 ساعة.
في نموذج محاكاة لسقف سكني، قام فريق البحث بوضع بلاط مسدس يحتوي على 50% من التراب الدياتومي، وبلاط جبس تجاري متشقق، وبلاط جبس غير متشقق تحت ظروف تسخين بمصباح أشعة تحت حمراء، حيث حافظت درجة حرارة سطح المصدر الحراري على 42±1 درجة مئوية، وتم توفير 15.5 غرامًا من المياه عند حافة السقف كل 30 دقيقة. أظهرت النتائج أن درجة الحرارة تحت بلاط التراب الدياتومي-الأسمنت استقرت عند حوالي 32 درجة مئوية، بينما بلغت تحت بلاط الجبس المتشقق حوالي 42 درجة مئوية، وتحت بلاط الجبس غير المتشقق حوالي 52 درجة مئوية.
تحوِّل هذه الطريقة عيوب التشقق العشوائي الناتجة عن انكماش الجفاف في المواد الأسمنتية إلى ميزة وظيفية لنقل المياه واحتجازها، مما يوفر حلاً تقنيًا منخفض التكلفة وقابلًا للتوسع وعالي المتانة للتبريد السلبي للمباني دون استهلاك طاقة. وقد قام فريق البحث بتقديم طلب براءة اختراع لهذه التقنية، ويعملون حاليًا على دفع تطبيقات اختبارية على نطاق أوسع.