Investigan un recubrimiento que se enfría al exponerlo a la luz solar
Dos investigadores han presentado una alternativa ecológica al aire acondicionado: una película a base de plantas que se enfría cuando se expone a la luz solar y viene en una variedad de texturas y colores brillantes e iridiscentes. El material algún día podría mantener frescos los edificios, automóviles y otras estructuras sin necesidad de energía externa.
Los investigadores presentaron sus resultados en la reunión de primavera de la American Chemical Society (ACS). ACS Spring 2023, una reunión que se llevó a cabo del 26 al 30 de marzo para exponer más de 10.000 presentaciones sobre una amplia gama de temas científicos.
Según Silvia Vignolini, investigadora principal del proyecto, “para fabricar materiales que permanezcan más fríos que el aire que los rodea durante el día, se necesita algo que refleje mucha luz solar y no la absorba, lo que transformaría la energía de la luz en calor. Solo hay unos pocos materiales que tienen esta propiedad, y agregar pigmentos de color generalmente anularía sus efectos refrescantes”.
El enfriamiento radiativo diurno pasivo (PDRC) es la capacidad de una superficie para emitir su propio calor al espacio sin que sea absorbido por el aire o la atmósfera. El resultado es una superficie que, sin usar energía eléctrica, puede volverse varios grados más fría que el aire que la rodea. Cuando se usan en edificios u otras estructuras, los materiales que promueven este efecto pueden ayudar a limitar el uso de aire acondicionado y otros métodos de enfriamiento que consumen mucha energía.
Algunas pinturas y películas actualmente en desarrollo pueden lograr PDRC, pero la mayoría son blancas o tienen un acabado de espejo, dice el investigador Qingchen Shen. El propietario de un edificio que quisiera usar una pintura PDRC de color azul no tendría suerte: los pigmentos de colores, por definición, absorben longitudes de onda específicas de la luz solar y solo reflejan los colores que vemos, causando efectos de calentamiento indeseables en el proceso.
Pero, tal y como la ACS explica en un comunicado, hay una forma de lograr el color sin el uso de pigmentos. Las pompas de jabón, por ejemplo, muestran un prisma de diferentes colores en su superficie. Estos colores resultan de la forma en que la luz interactúa con los diferentes espesores de la película de la burbuja, un fenómeno llamado color estructural. Parte de la investigación de Vignolini se centra en identificar las causas detrás de diferentes tipos de colores estructurales en la naturaleza. El grupo investigador descubrió que los nanocristales de celulosa (CNC), que se derivan de la celulosa que se encuentra en las plantas, podrían convertirse en películas iridiscentes y coloridas sin ningún pigmento agregado. La celulosa es uno de los pocos materiales naturales que pueden promover la PDRC.
Shen y Vignolini superpusieron materiales CNC coloridos con un material de color blanco hecho de etilcelulosa, produciendo una película PDRC de dos capas colorida. Hicieron películas con vibrantes colores azul, verde y rojo que, cuando se colocaron bajo la luz solar, eran en promedio casi 40 ºF (4,4 ºC) más frías que el aire circundante. Un metro cuadrado de la película generó más de 120 W de potencia de refrigeración, rivalizando con muchos tipos de acondicionadores de aire residenciales. El aspecto más desafiante de esta investigación, dice Shen, fue encontrar una manera de hacer que las dos capas se pegaran: por sí solas, las películas CNC eran quebradizas y la capa de etilcelulosa tenía que tratarse con plasma para lograr una buena adhesión. Sin embargo, el resultado fueron películas que eran resistentes y podían prepararse varios metros a la vez en una línea de fabricación estándar.
Desde la creación de estas primeras películas, los investigadores han ido mejorando su aspecto estético y están haciendo películas refrescantes a base de celulosa que son brillantes y coloridas. También ajustaron la película de etilcelulosa para que tenga diferentes texturas. Estos cambios darían a los propietarios más opciones al incorporar efectos PDRC en sus hogares, negocios, automóviles y otras estructuras.
