Nuevas películas coloreadas pueden enfriar significativamente automóviles y edificios

Las nuevas nanopelículas podrían reducir significativamente la energía necesaria para enfriar edificios o vehículos.

Así como la ropa blanca se siente más fría que otros colores debido a que refleja el sol en lugar de absorberlo, otros colores, como el azul o el negro, se calientan cuando absorben la luz. Pero las nuevas películas refrescantes de colores inspiradas en las nanoestructuras de las alas de las mariposas pueden eliminar gran parte del efecto de calentamiento y, al mismo tiempo, agregar colores vibrantes.

Las nuevas películas, que no absorben luz, podrían usarse en el exterior de edificios, vehículos y equipos para reducir la energía necesaria para enfriar.

"En los edificios, se utilizan grandes cantidades de energía para refrigeración y ventilación, y hacer funcionar el aire acondicionado en los coches eléctricos puede reducir la autonomía de conducción a más de la mitad", dijo el líder del equipo de investigación Guo Ping Wang de la Universidad de Shenzhen en China. "Nuestras películas de refrigeración podrían ayudar a avanzar en la sostenibilidad energética y la neutralidad de carbono".

Un artículo publicado en la revista Optica detalla que las películas reducen la temperatura hasta aproximadamente 2 °C por debajo del aire ambiente. Además, los investigadores también descubrieron que cuando se dejaba afuera todo el día, la versión azul de las películas era aproximadamente 50°F más fría (26°C) que la pintura azul tradicional para automóviles.

Si las películas se utilizan en edificios, esto representaría un enorme ahorro de energía al reducir el uso de aire acondicionado.

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"Con nuestras nuevas películas, se puede lograr un excelente rendimiento de refrigeración, sin importar el color, la saturación o el brillo deseados", afirmó Wang. "Incluso podrían usarse en textiles para crear prendas de cualquier color que sean cómodas en temperaturas cálidas".

Un automóvil con pintura azul parece azul porque absorbe la luz que calienta el automóvil. Las mariposas Morpho, sin embargo, producen su color azul altamente saturado basándose en la nanoestructura de sus alas. El diseño de la nanopelícula de enfriamiento imita estas estructuras para producir colores vibrantes que no absorben la luz como la pintura tradicional.

Para crear sus nanopelículas inspiradas en Morpho, los investigadores colocaron un material desordenado (vidrio esmerilado rugoso) debajo de un material multicapa hecho de dióxido de titanio y dióxido de aluminio. Luego colocaron esta estructura sobre una capa de plata que refleja toda la luz, evitando así la absorción de la radiación solar y el calentamiento asociado a esa absorción.

El color de la película está determinado por cómo los componentes dentro de su estructura multicapa reflejan la luz. Para crear azul, por ejemplo, el material multicapa está diseñado para reflejar la luz amarilla en un rango muy estrecho de ángulos, mientras que la estructura desordenada difunde la luz azul en un área amplia.

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Aunque este tipo de gestión térmica fotónica pasiva se ha logrado antes, sólo se ha utilizado con objetos blancos o transparentes porque es difícil mantener un ángulo de visión amplio y una alta saturación de color.

"Gracias a la estructura en capas que desarrollamos, se pueden lograr altas saturaciones y brillo optimizando la estructura", dijo Wang.

Para probar la nueva tecnología, los investigadores crearon películas azules, amarillas e incoloras, que colocaron al aire libre en la Universidad de Shenzhen, en techos, automóviles, telas y teléfonos celulares. Utilizando sensores de termopar y cámaras infrarrojas para medir la temperatura, descubrieron que las películas de enfriamiento eran más de aproximadamente 27 °F (15 ℃) más frías que las superficies sobre las que se colocaron en el invierno y aproximadamente 63 °F (35 ℃) más frías en el invierno. verano.

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Los investigadores señalan que reemplazar la película de plata por una película de aluminio haría que las películas fueran menos costosas y se pudieran fabricar mediante un método de fabricación escalable. Ahora que han demostrado el rendimiento de enfriamiento y color de las películas, los investigadores planean estudiar y optimizar otras propiedades como la robustez mecánica y química.

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