Una tecnología de enfriamiento pasivo de bajo costo hecha de una película de polímero podría usarse para enfriar pasivamente edificios en áreas metropolitanas, evitando la necesidad de electricidad.

Los sistemas de aire acondicionado modernos consumen cantidades significativas de energía para enfriar los edificios durante el día. generando cantidades significativas de gases de efecto invernadero responsables del cambio climático. Por ejemplo, el aire acondicionado representa alrededor del 15 por ciento del consumo total de energía primaria en los Estados Unidos y puede llegar al 70 por ciento en países extremadamente cálidos como Arabia Saudita.

Tecnologías que utilizan refrigeración radiativa para controlar la temperatura de los edificios, como películas fotónicas planas multicapa y películas de metamateriales híbridos, atraen una atención considerable porque no utilizan electricidad; sin embargo, son complicados y costosos de fabricar.

La nueva tecnología se desarrolló mediante la colaboración, incluidos los intercambios de estudiantes, entre investigadores de EE. UU. y KAUST. Dirigido por Qiaoqiang Gan y el estudiante de posgrado Lyu Zhou de la Universidad Estatal de Nueva York en Buffalo, Jian-Wei Liang y colegas del Laboratorio de Fotónica de Boon Ooi en KAUST, trabajando con investigadores de la Universidad de Wisconsin, han desarrollado una tecnología de enfriamiento pasivo hecha de una estructura de película de polidimetilsiloxano (PDMS) / aluminio.

"El PDMS exhibe una absorción muy alta en el rango de la 'ventana atmosférica' de la Tierra y una baja absorción en el rango de longitud de onda visible solar, ", explica Jian-Wei." Estas propiedades lo convierten en un material ideal para el enfriamiento radiativo pasivo ".

Al explotar la superposición espectral entre esta ventana atmosférica, correspondiente a longitudes de onda entre 8-13 micrones y el rango de radiación térmica emitida por edificios a temperaturas ambiente típicas, la película de PDMS / aluminio puede enfriar efectivamente edificios durante el día.

Para fabricar la película, Los investigadores utilizaron un proceso de recubrimiento de cuchillas para recubrir primero la superficie de una lámina de aluminio con una capa de resina PDMS y luego una cuchilla dosificadora para controlar su espesor. calentar la estructura en un horno a unos 60 grados centígrados durante dos horas para completar el proceso.

"Aunque el PDMS tiene una baja absorción en el rango de longitud de onda solar, Descubrimos que su capacidad de enfriamiento radiativo se vio significativamente afectada por el entorno circundante cuando se probó al aire libre. especialmente en entornos urbanos abarrotados, "dice Qiaoqiang.

Para abordar esto, El equipo desarrolló un refugio espectral-selectivo que dirige la radiación térmica hacia el cielo y logró una reducción de la temperatura diurna de hasta 6,5 ​​grados Celsius en el ambiente exterior.

La película de PDMS / aluminio proporciona una solución más ecológica y de bajo costo para enfriar edificios en entornos urbanos y también se puede fabricar a gran escala. contribuyendo a la comercialización potencial de tecnologías de enfriamiento radiativo.

"Ahora estamos trabajando en la estructura óptica de la película para mejorar su enfriamiento radiativo, así como su aplicación en condensación de vapor y enfriamiento de agua, "dice Jian-Wei.