Cercetători de la CSIC din Spania au dezvoltat o nanostructură polimerică ce disipează căldura în spațiu folosind radiația solară, o tehnică ce ar putea reduce dependența de aerul condiționat în clădiri, vehicule și dispozitive electronice, scrie Euronews.
O echipă de cercetători de la Institutul de Micro și Nanotehnologie (IMN-CNM, CSIC) a dezvoltat un nanomaterial capabil să răcească suprafețele expuse la soare fără a folosi electricitate, o alternativă care ar putea contribui la reducerea facturii energetice tot mai mari pentru răcire, care reprezintă deja aproape 20% din consumul global de electricitate.
Studiul, coordonat de grupul Functional Nanoscale Devices for Energy (FINDER) și publicat în revista Nanophotonics, se bazează pe răcirea radiativă pasivă în timpul zilei, o tehnică ce exploatează o particularitate a atmosferei Pământului: există o bandă în spectrul infraroșu, între 8 și 13 micrometri, prin care căldura scapă direct în spațiu fără a fi captată.
Un material care emite puternic în această fereastră și, în același timp, reflectă radiația solară poate ajunge să fie mai rece decât aerul din jurul său, fără să fie nevoie de vreo priză sau vreun compresor.
Un polimer cu proprietățile exact potrivite
Oamenii de știință au optat pentru fluorura de poliviniliden (PVDF), un polimer deja cunoscut pentru capacitatea sa de a emite căldură în infraroșu. Cristina Vicente, cercetătoare la IMN-CNM și coordonatoarea proiectului COOLed, explică faptul că acest material „reunește o combinație de proprietăți” care îl fac ideal: pe lângă faptul că emite căldură în mod eficient, rezistă la radiațiile ultraviolete și respinge apa, ceea ce îi conferă un efect de autocurățare, și se comportă bine la expunerea în exterior.
Cheia acestei descoperiri nu stă atât în materialul în sine, cât în modul în care a fost modelat. Echipa a infiltrat polimerul în tipare nanoporoase de oxid de aluminiu anodizat, creând structuri tridimensionale a căror geometrie internă o pot controla cu precizie – un factor crucial, întrucât performanța optică a acestor dispozitive de răcire depinde de designul lor la scară nanometrică.
Cifrele confirmă promisiunea: versiunea optimizată a materialului, tratată printr-o răcire ultrarapidă după infiltrarea polimerului, reflectă în medie 82,4% din radiația solară incidentă și emite 96,7% din căldură în fereastra infraroșie de 8-13 micrometri, banda prin care acea căldură scapă în spațiu.
Pe hârtie, această combinație se traduce printr-o capacitate de răcire de 182,3 wați pe metru pătrat, la o iradiere solară de 1.000 W/m². Testul efectuat pe acoperiș, la Tres Cantos, cu o iradiere solară de vârf de 962 W/m², a confirmat această cifră în condiții reale.
Aproape 13 grade mai puțin pe acoperiș
Teoria a fost pusă la încercare vara trecută, în teste în aer liber pe acoperișul centrului din Tres Cantos, Madrid. După ce materialul a fost supus unui tratament cu lumină ultravioletă care îl albește și îi sporește reflectanța solară, au venit și rezultatele: în cele mai calde, mai uscate și mai însorite zile, suprafața tratată a rămas cu până la 12,9°C mai rece decât o mostră fără acoperire.
Cercetătorii înșiși subliniază că tehnologia este încă în dezvoltare, dar precizează că procesul de fabricație este relativ ieftin și compatibil cu procesele industriale existente. Acest lucru deschide calea către aplicații care merg de la fațade și acoperișuri de clădiri până la dispozitive electronice, vehicule și chiar sisteme de răcire personale, toate cu același scop: reducerea dependenței de aerul condiționat și a emisiilor care vin la pachet cu acesta.
