Científicos han creado un revestimiento de polímero que aprovecha un fenómeno en el que una superficie se enfría espontáneamente al reflejar la luz solar e irradiar calor a la atmósfera más fría.
Denominado PDRC (passive daytime radiative cooling), este fenómeno es más eficaz si una superficie tiene una alta reflectancia solar que minimiza la obtención de calor solar, y una alta emisión térmica que maximiza la pérdida de calor radiativo hacia el cielo. Si la reflectancia solar y la alta emisión térmica son lo suficientemente elevadas, puede ocurrir una pérdida de calor neta, incluso bajo la luz del sol.
El desarrollo de diseños PDRC prácticos ha sido un desafío: muchas propuestas de diseño recientes son complejas o costosas, y no se pueden implementar o aplicar ampliamente en tejados y edificios, que presentan diferentes formas y texturas. Hasta ahora, las pinturas blancas, que son baratas y fáciles de aplicar, han sido el punto de referencia para PDRC. Sin embargo, las pinturas blancas suelen tener pigmentos que absorben la luz ultravioleta y no reflejan muy bien las longitudes de onda solares más largas, por lo que su rendimiento es solo modesto en el mejor de los casos.
Investigadores de Ingeniería de la Universidad de Columbia, en Nueva York, Estados Unidos, han inventado un recubrimiento de polímero PDRC exterior de alto rendimiento con huecos de aire de nano a microescala que actúa como un enfriador de aire espontáneo y puede fabricarse, teñirse y aplicarse como pintura en techos, edificios, tanques de agua, vehículos, incluso naves espaciales: cualquier cosa que se pueda pintar.
Estructura porosa similar a la espuma
Utilizaron una técnica de inversión de fase basada en solución que proporciona al polímero una estructura porosa similar a la espuma. Los huecos de aire en el polímero poroso se dispersan y reflejan la luz solar, debido a la diferencia en el índice de refracción entre los huecos de aire y el polímero circundante. El polímero se vuelve blanco y, por lo tanto, evita el calentamiento solar, mientras que su emitancia intrínseca hace que pierda calor de manera eficiente hacia el cielo, según los resultados del estudio, que se publica este jueves en la edición digital de ‘Science’.
El equipo –Yuan Yang, profesor asistente de Ciencia e Ingeniería de Materiales; Nanfang Yu, profesor asociado de Física Aplicada; y Jyotirmoy Mandal, autor principal del estudio y estudiante de doctorado en el grupo de Yang (todos de los Departamentos de Física Aplicada y Matemática Aplicada)– se basaron en trabajos anteriores que demostraron que los plásticos y polímeros simples, incluidos el acrílico, la silicona y el PET, son excelentes radiadores de calor y podría utilizarse para PDRC.
Los desafíos fueron cómo conseguir que estos polímeros normalmente transparentes reflejen la luz solar sin usar espejos plateados como reflectores y cómo hacerlos fácilmente desplegables. Decidieron usar la inversión de fase porque es un método simple, centrado en soluciones para hacer huecos de aire dispersantes de luz en polímeros. Ya se usan polímeros y solventes en pinturas, y el método de Columbia esencialmente reemplaza los pigmentos en la pintura blanca con huecos de aire que reflejan todas las longitudes de onda de la luz solar, desde la luz ultravioleta hasta el infrarrojo.
«El hecho de que el enfriamiento se logra en climas desérticos y tropicales, sin ningún tipo de protección térmica o blindaje, demuestra la utilidad de nuestro diseño donde se requiere enfriamiento», señala Yang en un comunicado.
El equipo también creó recubrimientos de polímeros coloreados con capacidades de enfriamiento mediante la adición de tintes. «Lograr un equilibrio superior entre el color y el rendimiento de refrigeración sobre las pinturas actuales es uno de los aspectos más importantes de nuestro trabajo –señala Yu–. Para los revestimientos exteriores, la elección del color es a menudo subjetiva, y los fabricantes de pinturas han intentado desde hace décadas hacer revestimientos de colores, como los de los techos».
El grupo tuvo en cuenta los problemas medioambientales y operacionales, como el reciclado, la biocompatibilidad y la operabilidad a alta temperatura, y demostró que su técnica se puede generalizar a una gama de polímeros para asegurar esas funcionalidades. «Los polímeros son una clase increíblemente diversa de materiales, y debido a que esta técnica es genérica, se pueden integrar convenientemente propiedades adicionales deseables en nuestros recubrimientos PDRC, si hay polímeros adecuados disponibles», agrega Mandal.
Fuente: europapress.es