Un nou nanomaterial inventat de cercetătorii din Spania răcește suprafețele cu până la 12,9 °C fără să utilizeze energie electrică

Cercetătorii de la CSIC din Spania au dezvoltat o nanostructură polimerică care disipă căldura în spațiul cosmic folosind radiația solară, ceea ce ar putea reduce dependența de aerul condiționat în clădiri, vehicule și dispozitive electronice, arată Euronews. Pracitc, acesta răcește suprafețele cu până la 12,9 °C fără energie electrică.

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 utiliza energie electrică, o alternativă care ar putea reduce costurile tot mai mari ale energiei necesare pentru răcire, care reprezintă deja aproape 20% din consumul global de energie electrică.

Cercetarea, condusă de grupul „Functional Nanoscale Devices for Energy” (FINDER) și publicată în revista „Nanophotonics”, se bazează pe răcirea radiativă pasivă în timpul zilei, o tehnică care exploatează o particularitate a atmosferei terestre: există o bandă în spectrul infraroșu, între 8 și 13 micrometri, prin care căldura se disipă direct în spațiu fără a fi reținută, arată Euronews.

Un material care emite bine în acea bandă și care, totodată, reflectă radiația solară poate ajunge să fie mai rece decât aerul din jur, fără a fi nevoie de ventilatoare sau compresoare.

Un polimer cu proprietățile 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 rezistă bine la intemperii.

Care este cheia descoperirii

Cheia acestei descoperiri nu rezidă atât în materialul în sine, cât în modul în care a fost modelat. Echipa a infiltrat polimerul în matrițe nanoporoase din oxid de aluminiu anodizat, creând structuri tridimensionale a căror geometrie internă o pot controla cu mare precizie, aspect crucial deoarece performanța optică a acestor dispozitive de răcire depinde de designul lor la scară nanometrică.

Cifrele confirmă potențialul: versiunea optimizată a materialului, tratată cu răcire ultra-rapidă după infiltrarea polimerului, reflectă în medie 82,4% din radiația solară și emite 96,7% din căldură în banda infraroșie cuprinsă între 8 și 13 micrometri, banda prin care căldura respectivă se disipă 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 acoperișul din Tres Cantos, cu o iradiere solară maximă de 962 W/m², a confirmat această valoare în condiții reale.