Esfria no calor e esquenta no frio

Pesquisadores da Universidade de Chicago projetaram um material de construção que se assemelha a um camaleão – exceto que, em vez de mudar sua cor visível, ele muda sua cor infravermelha ou a quantidade de calor que absorve ou emite.

Em dias quentes, o material pode emitir até 92% do calor infravermelho que contém, auxiliando no resfriamento do interior de uma edificação. Porém, em dias mais frios, o material emite apenas 7% de seu infravermelho, auxiliando no aquecimento do prédio.

E a mudança de um estado para outro é causada pela temperatura ambiente – o material é construído com uma temperatura de ativação predeterminada.

“Nós essencialmente descobrimos uma maneira de baixo consumo de energia para tratar um edifício como uma pessoa: Você adiciona uma camada quando está frio e retira uma camada quando está quente,” comparou o professor Po-Chun Hsu. “Esse tipo de material inteligente nos permite manter a temperatura em um edifício sem gastar grandes quantidades de energia.”

De acordo com algumas estimativas, os edifícios consomem 30% da energia global e emitem 10% das emissões globais de gases de efeito estufa – e quase metade desse consumo de energia é atribuído ao aquecimento e resfriamento de espaços internos.

Material eletrocrômico

Houve um avanço significativo no campo da refrigeração passiva , que ajuda a manter os edifícios resfriados , aumentando sua capacidade de emitir calor infravermelho , que irradia pessoas e objetos .

Isso é muito bom no verão, mas não é muito útil no inverno. Como resultado, a equipe queria criar um material que pudesse resfriar o prédio no verão e aquecê – lo no inverno.

Para isso , projetaram um material eletrocrômico – que muda de cor por meio de um controle elétrico – formado por uma camada que pode assumir duas formas : cobre sólido , que retém a maior parte do calor infravermelho , ou solução aquosa , que emite calor infravermelho .

Em qualquer temperatura de ativação escolhida, o dispositivo pode usar uma pequena quantidade de eletricidade para induzir uma mudança química entre os estados, depositando o cobre em um filme fino ou removendo o cobre.

“Depois de alternar entre os estados, você não precisa aplicar mais energia para permanecer em nenhum deles,” disse Hsu. “Portanto, para edifícios onde você não precisa alternar entre esses estados com muita frequência, está realmente usando uma quantidade muito insignificante de eletricidade.”

É um bom teste de princípio e a equipe agora está trabalhando para melhorar sua durabilidade. O revestimento resistiu a 1.800 ciclos de troca de estado no laboratório, o que equivale a cerca de cinco anos de vida útil considerando uma troca de estado todos os dias. Também será necessário testar o revestimento em dimensões maiores, já que os protótipos estão na escala de centímetros.

Bibliografia:

Artigo: Dynamic electrochromism for all-season radiative thermoregulation
Autores: Chenxi Sui, Jiankun Pu, Ting-Hsuan Chen, Jiawei Liang, Yi-Ting Lai, Yunfei Rao, Ronghui Wu, Yu Han, Keyu Wang, Xiuqiang Li, Venkatasubramanian Viswanathan, Po-Chun Hsu
Revista: Nature Sustainability
DOI: 10.1038/s41893-022-01023-2