O filme plástico barato resfria tudo o que toca até 10 ° C

O filme em larga escala esfria os objetos nos quais está assentado.

Y. Zhai et al ., Science 355, 6325 (9 de fevereiro de 2017)

O filme plástico barato resfria tudo o que toca até 10 ° C

Por Robert F. ServiceFeb. 9, 2017, 14:00

Se você não gosta de calor, regozija-se: uma fina folha de plástico em breve poderá aliviar o sol intenso do verão. O filme, feito de plástico transparente embutido com pequenas esferas de vidro, absorve quase nenhuma luz visível, mas absorve o calor de qualquer superfície que toque. Já, o novo material, quando combinado com um filme de prata semelhante a um espelho, foi mostrado para esfriar o que quer que esteja em até 10 ° C. E, como pode ser fabricado com baixo custo em grandes volumes, pode ser usado para resfriar passivamente edifícios e eletrônicos, como células solares, que funcionam com mais eficiência em temperaturas mais baixas.

Durante o dia, a maioria dos materiais - concreto, asfalto, metais e até pessoas - absorve a luz visível e infravermelha (IR) do sol. Essa energia adicionada excita moléculas, que aquecem e, com o tempo, emitem a energia de volta como fótons com comprimentos de onda mais longos, normalmente na faixa média do espectro infravermelho. Isso ajuda a resfriar os materiais, principalmente à noite, quando não estão mais absorvendo a luz visível, mas ainda irradiando fótons de infravermelho.

Nos últimos anos, os pesquisadores tentaram obter esse efeito de resfriamento passivo, fabricando materiais que absorvem o mínimo de luz visível possível e continuam a emitir luz infravermelha. Em 2014, por exemplo, pesquisadores liderados por Shanhui Fan, engenheiro elétrico da Universidade de Stanford em Palo Alto, Califórnia, criaram um filme tipo sanduíche de dióxido de silício (vidro) e dióxido de háfnio que refletia quase toda a luz que o atingia enquanto emitia fortemente -IR light, uma combinação que lhe permitiu resfriar superfícies em até 5 ° C. Ainda assim, Fan e seus colegas tiveram que usar a tecnologia de sala limpa para fazer seus filmes, um processo caro que não funciona bem em larga escala.

As esferas de vidro em um filme plástico emitem fortemente luz infravermelha, resfriando objetos abaixo.

Y. Zhai et al ., Science 355, 6325 (9 de fevereiro de 2017)

Quando Xiaobo Yin, um cientista de materiais da Universidade do Colorado em Boulder, viu o jornal de Fan, ele notou que o material trabalhava em parte, incentivando os fótons infravermelhos a saltarem entre as camadas do filme de uma maneira que fez é um emissor de IR mais forte. Yin se perguntou se havia uma maneira mais simples de fazer isso. De trabalhos anteriores, Yin sabia que objetos esféricos podem atuar como pequenas câmaras de ressonância, tanto quanto a caixa de som de uma guitarra incentiva ondas sonoras de uma frequência específica a saltarem para frente e para trás. Ele e seus colegas calcularam que as contas de vidro com cerca de 8 micrômetros de diâmetro, um pouco maiores que um glóbulo vermelho, produziriam poderosos ressonadores de IR e, portanto, fortes emissores de IR.

Então eles compraram um lote de pó de vidro de um fornecedor comercial e o misturaram com o material de partida para um plástico transparente chamado polimetilpenteno. Eles então formaram seu material em folhas de 300 milímetros de largura e as apoiaram com uma fina camada de prata semelhante a um espelho. Quando colocada sobre objetos ao sol do meio-dia, a camada inferior de prata refletia quase toda a luz visível que a atingia: o filme absorveu apenas cerca de 4% dos fótons que chegavam. Ao mesmo tempo, o filme sugava calor de qualquer superfície em que estava sentado e irradiava essa energia a uma freqüência de 10 micrômetros de infravermelho médio. Como poucas moléculas de ar absorvem o IR nessa frequência, a radiação se desloca para o espaço vazio sem aquecer o ar ou os materiais circundantes, fazendo com que os objetos abaixo esfriem até 10 ° C. Tão importante quanto isso, Yin observa que o novo filme pode ser feito em uma configuração rolo a rolo por um custo de apenas US $ 0, 25 a US $ 0, 50 por metro quadrado.

"Este é um trabalho muito bom, demonstrando um caminho para aplicações em larga escala do conceito de resfriamento radiativo", diz Fan, que não trabalhou no projeto atual. Yin diz que ele e seus colegas já estão trabalhando em uma dessas aplicações, água gelada que poderia ser usada para resfriar edifícios e outras grandes estruturas. Isso pode ser particularmente útil em usinas de geração de eletricidade, onde o resfriamento de água em alguns graus pode aumentar a eficiência da produção de energia em um ponto percentual ou dois, um "grande ganho", diz Yin. E sem o apoio de prata, ele acrescenta, o filme plástico também pode aumentar a geração de energia a partir de células solares, que operam com mais eficiência a temperaturas mais baixas.