Uma equipe de engenheiros da Universidade de Colorado Boulder, EUA, desenvolveu um novo metamaterial, uma película extra fina com propriedades que atuam como um sistema de ar condicionado para estruturas. Ela tem a capacidade de resfriar objetos mesmo sob luz solar direta, isso sem consumo de energia ou água.
Quando aplicado a uma superfície, o filme resfria o objeto abaixo refletindo a energia solar de entrada de volta para o espaço enquanto, simultaneamente, permite que a superfície libere seu próprio calor em forma de radiação térmica infravermelha.
Metamaterial é um material produzido artificialmente, dotado de propriedades físicas que não são encontradas normalmente na natureza, em sua definição regular. Este desenvolvido pelos pesquisadores é um híbrido de polímero e esferas de vidro, com um revestimento de prata fino. Com espessura de 0,05 mm, o filme pode ser fabricado de forma economia em rolos, tornando-se uma tecnologia potencialmente viável em larga escala para aplicações variadas, residenciais, comerciais e industriais.
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“Sentimos que este processo de fabricação de baixo custo será transformador para aplicações no nosso mundo atual”, disse Xiaobo Yin, co-diretor da pesquisa.
O material, publicado nesta semana na Revista Science, aproveita o resfriamento radiativo passivo, o processo pelo qual os objetos perdem calor naturalmente na forma de radiação infravermelha, sem consumir energia. A radiação térmica proporciona algum resfriamento noturno natural e é usada para o resfriamento residencial em algumas áreas, mas o resfriamento durante o dia tem sido historicamente mais um desafio. Para uma estrutura exposta à luz solar, mesmo uma pequena quantidade de energia solar diretamente absorvida é suficiente para anular a radiação passiva.
O desafio para os pesquisadores da universidade foi criar um material que pudesse ter tuas funções: refletir quaisquer raios solares entrantes de volta para a atmosfera porém ainda fornecendo um meio de escape para a radiação infravermelha. Para resolver isso, os pesquisadores incorporaram microsferas de vidro com radiação infravermelha visivelmente espalhando em um filme de polímero. Em seguida, adicionaram um revestimento de prata fino por baixo para obter a máxima refletância.
“Apenas 10 a 20 metros quadrados deste material no telhado poderia muito bem resfriar uma residência unifamiliar no verão”, disse Gang Tan, co-autor do projeto.
Além de ser útil para o resfriamento de edifícios e usinas, o material também pode ajudar a melhorar a eficiência e vida útil dos painéis solares. Na luz solar direta, os painéis podem superaquecer a temperaturas que dificultam sua capacidade de converter raios solares em eletricidade.
“Apenas aplicando este material à superfície de um painel solar, podemos resfriar o painel e recuperar de um da dois por cento da eficiência solar”, disse Yin. “Isso faz uma grande diferença em larga escala.”
Os engenheiros solicitaram uma patente para a tecnologia e estão trabalhando para explorar possíveis aplicações comerciais. Eles planejam criar um protótipo de 200 metros quadrados na própria universidade ainda este ano.
“A principal vantagem dessa tecnologia é que ela funciona 24 horas por dia, 7 dias por semana, sem uso de eletricidade ou água”, disse Yang. “Estamos entusiasmados com a oportunidade de explorar usos potenciais na indústria de energia, aeroespacial, agricultura e muito mais”.
