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Cientistas desenvolvem material inteligente que muda entre aquecimento e resfriamento em minutos

Cientistas desenvolvem material inteligente que muda entre aquecimento e resfriamento em minutos

A abordagem pode ser uma vantagem para a economia na parte de aquecimento, ventilação e ar condicionado de edifícios.

Engenheiros da Duke University (Estados Unidos) desenvolveram uma tecnologia semelhante a uma janela inteligente que, com o toque de um botão, pode alternar entre coletar o calor da luz solar ou permitir que um objeto esfrie.

A abordagem pode ser uma vantagem para a economia na parte de aquecimento, ventilação e ar condicionado de edifícios.

A tecnologia, chamada de eletrocrômica – material que muda de cor ou opacidade quando a eletricidade é aplicada -, é detalhada em um artigo publicado em 14 de outubro na revista American Chemical Society Energy Letters.

“Demonstramos o primeiro dispositivo eletrocrômico que pode alternar entre aquecimento solar e resfriamento radiativo”, disse Po-Chun Hsu, professor assistente de engenharia mecânica e ciência dos materiais na Duke. “Nosso método de ajuste eletrocrômico não possui partes móveis e é continuamente ajustável.”

Como funciona

As janelas inteligentes feitas de vidro eletrocrômico são uma tecnologia relativamente nova que usa uma reação eletrocrômica para mudar o vidro de transparente para opaco e vice-versa.

Embora existam muitas abordagens para a criação desse fenômeno, todas envolvem um sanduíche de um material eletricamente responsivo entre duas camadas finas de eletrodos e a passagem de uma corrente elétrica entre eles.

Esse fenômeno já é difícil de se conseguir para a luz visível, e torna-se ainda mais difícil quando se tem que considerar também a luz infravermelha média (calor radiativo).

No trabalho, os pesquisadores demonstram um dispositivo fino que interage com os dois espectros de luz enquanto alterna entre os modos de aquecimento passivo e resfriamento.

No modo de aquecimento, o dispositivo escurece para absorver a luz do sol e impedir que a luz infravermelha média escape.

No modo de resfriamento, a camada escura semelhante a uma janela é limpa, revelando simultaneamente um espelho que reflete a luz do sol e permite que a luz infravermelha média de trás do dispositivo se dissipe.

Como o espelho nunca é transparente à luz visível, o dispositivo não substitui janelas em casas ou escritórios, mas pode ser usado em outras superfícies de edifícios.

“É muito difícil criar materiais que possam funcionar em ambos os regimes”, disse o professor Hsu. “Nosso dispositivo tem uma das maiores faixas de sintonia em radiação térmica já demonstrada.”

graphic of radiative cooling mode vs solar heating mode
Uma demonstração da parte “tipo janela inteligente” da tecnologia de aquecimento e resfriamento passivo. A eletricidade faz com que o dispositivo clareie (à esquerda) para revelar um espelho que reflete a luz do sol e permite que o calor escape, ou escureça com pequenas nanopartículas (à direita), que retém tanto a luz do sol quanto o calor. fonte: Po-Chun Hsu, Duke University, 2021.

Conforme a tecnologia ganhar mais testes, pode haver muitas aplicações para ela.

Ela poderá ser aplicada a paredes externas ou telhados para ajudar a aquecer e resfriar edifícios, consumindo pouquíssima energia.

Pode, ainda, fornecer aos envelopes do edifício uma capacidade dinâmica de usar recursos renováveis para aquecimento e resfriamento, e também pode abrir a oportunidade de usar menos materiais de construção que têm sido uma fonte significativa de emissão de carbono por décadas.

 

 

FONTE: Cientistas desenvolvem material inteligente que muda entre aquecimento e resfriamento em minutos - Blog Canal da Engenharia