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| Muestras del revestimiento radiante adaptado a la temperatura. El material tiene el aspecto de una cinta adhesiva y puede fijarse en un tejado. (Crédito: Thor Swift/Berkeley Lab) |
Los ingenieros del Laboratorio de Berkeley han desarrollado un revestimiento de tejado que puede mantener un edificio más caliente o más frío, según el tiempo. Cuando hace calor, el material refleja la luz del sol y el calor, pero este enfriamiento radiativo se desactiva automáticamente en invierno, reduciendo el uso de energía para la calefacción y la refrigeración.
Los sistemas de refrigeración radiativa funcionan extrayendo la radiación térmica (es decir, el calor) de un edificio y emitiéndola al cielo. Como la atmósfera es transparente a estas longitudes de onda, el calor se escapa directamente al espacio. Otras versiones utilizan superficies reflectantes, como pinturas superblancas, para hacer rebotar la luz solar y el calor, manteniendo el edificio más fresco.
Sin embargo, aunque estos sistemas pueden funcionar bien para mantener la casa fresca en verano, también lo hacen en invierno. Por eso, para el nuevo estudio, el equipo ha desarrollado un revestimiento que puede pasar automáticamente a atrapar el calor cuando baja el mercurio. El material se denomina revestimiento radiativo adaptable a la temperatura (TARC).
La clave de la tecnología es un extraño compuesto llamado dióxido de vanadio (VO2). En 2017, el equipo descubrió una propiedad inusual del VO2: cuando alcanza los 67 °C (153 °F), el material conduce la electricidad pero no el calor, en aparente violación de la física conocida.
Ahora, el equipo ha puesto en práctica esta peculiaridad. La idea es que cuando el tiempo se calienta, el material absorbe y emite luz infrarroja térmica y la mantiene alejada del edificio. Sin embargo, cuando el tiempo es fresco, el material es transparente al calor, permitiendo que este pase directamente del Sol al edificio.
El equipo probó el dispositivo utilizando parches de película fina de 2 cm² de TARC, y los comparó con muestras de materiales comerciales para tejados oscuros y blancos. Los dispositivos inalámbricos midieron los cambios en la luz solar directa y la temperatura.
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| Montaje de un experimento en un tejado de East Bay Hills. Los datos del experimento se utilizaron para simular el rendimiento del TARC durante todo el año en ciudades que representan 15 zonas climáticas diferentes en todo el territorio continental de EE.UU. (Cortesía de Junqiao Wu) |
Y efectivamente, el TARC funcionó sorprendentemente bien. Según las mediciones, el TARC reflejaba alrededor del 75 por ciento de la luz solar independientemente del clima, pero cuando la temperatura ambiente era superior a 30 °C (86 °F), emitía hasta el 90 por ciento de su calor al cielo. Cuando el clima se enfriaba por debajo de los 15 °C (59 °F), el TARC emitía solo el 20 por ciento de su calor.
Con los datos recogidos, el equipo simuló cómo funcionaría el TARC durante todo el año en 15 zonas climáticas diferentes del territorio continental de Estados Unidos y calculó que un hogar medio estadounidense podría ahorrar hasta un 10% de su factura de electricidad utilizando el TARC.
Los investigadores afirman que el TARC también podría adaptarse como material regulador de la temperatura para coches, aparatos electrónicos, satélites e incluso tejidos para tiendas de campaña o ropa. Curiosamente, un equipo independiente acaba de anunciar un recubrimiento similar para cristales y ventanas, utilizando nanopartículas de dióxido de vanadio como uno de sus ingredientes activos.
El equipo tiene previsto realizar experimentos con prototipos de TARC de mayor tamaño para comprobar su viabilidad como recubrimiento de techos.
Fuentes, créditos y referencias: