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El material enfría los edificios enviando calor al espacio
Un material que simultáneamente refleje la luz e irradie calor a frecuencias que la ventilan a través de la atmósfera de la Tierra algún día podría ayudar a enfriar los edificios en los días calurosos. El material se enfría a una temperatura por debajo del aire ambiente y sus inventores lo han probado en un tejado de la Universidad de Stanford, que ahora están trabajando para ampliar el diseño.
El nuevo material utiliza trucos de ingeniería óptica para comportarse de manera contradictoria y, a primera vista, parece violar las leyes de la termodinámica, dice el ingeniero eléctrico de Stanford. Abanico Shanhui , quien lo desarrolló.
Por lo general, la forma de dejar que algo se enfríe es ponerlo en un lugar frío; el objeto caliente irradiará su exceso de calor a los alrededores. El material del ventilador se vuelve más frío que su entorno al reflejar la luz y emitir calor a frecuencias cuidadosamente sintonizadas. El material emite calor a frecuencias que coinciden con la ventana térmica del planeta, de ocho a 13 micrómetros, lo que le permite atravesar la atmósfera y salir al espacio. Se enfría efectivamente al usar el espacio exterior como disipador de calor.
Durante décadas, los investigadores han estado explorando este efecto, llamado enfriamiento radiativo pasivo, para tratar de crear sistemas que enfríen los edificios de manera más eficiente mediante la radiación de calor por la noche. Y como Fan, algunos han logrado fabricar materiales que emiten calor en la ventana térmica. Pero ningún sistema de enfriamiento pasivo ha funcionado previamente durante el día, porque todos estos materiales también absorben la luz solar. De hecho, los materiales que son muy buenos para emitir calor tienden a ser negros, lo que significa que absorben mucha luz solar.
Fan descubrió una manera de hacer un material que no solo irradie en la ventana térmica, sino que también refleje la luz como un espejo. Hizo el material superponiendo películas delgadas de capas alternas de dióxido de silicio (vidrio) y óxido de hafnio depositadas en una oblea de silicio de ocho pulgadas. El material refleja el 97 por ciento de la luz solar y libera calor en la ventana térmica.
Algo que se enfría en lugar de calentarse bajo el sol es contrario a la intuición, pero eso es para lo que está diseñado el dispositivo, dice Fan.
Para demostrar las extrañas propiedades de este material en capas, los investigadores de Stanford lo compararon con silicio pintado de negro, un buen radiador térmico, y aluminio, un buen reflector. El diseño del enfriador pasivo se describe hoy en la revista. Naturaleza .
Estos muchachos han superado los límites con una ingeniería óptica inteligente, dice geoff smith , físico aplicado de la Universidad de Tecnología de Sydney, Australia. Smith y otros han demostrado materiales y sistemas para la refrigeración pasiva de edificios durante la noche. Pero los sistemas anteriores tampoco podían reflejar la luz solar, por lo que no se enfriaban durante el día.
Fan dice que cubrir todo un techo con el material debería eliminar la necesidad de aire acondicionado. El grupo planea aprovechar la tecnología de fabricación que se usa para hacer ventanas recubiertas, y podría ser posible hacer el material, que tiene solo dos micrómetros de espesor, en películas de plástico livianas para una instalación más fácil. Pero el próximo paso es modesto: pasarán de la demostración de ocho pulgadas a una loseta de un metro cuadrado del material.