Uma tecnologia de resfriamento passivo de baixo custo feita de um filme de polímero pode ser usada para resfriar edifícios passivamente em áreas metropolitanas, evitando a necessidade de eletricidade.

Os modernos sistemas de ar condicionado consomem quantidades significativas de energia para resfriar edifícios durante o dia, gerando quantidades significativas de gases de efeito estufa responsáveis ​​pelas mudanças climáticas. Por exemplo, o ar-condicionado é responsável por cerca de 15% do consumo total de energia primária nos Estados Unidos e pode chegar a 70% em países extremamente quentes como a Arábia Saudita.

Tecnologias que usam resfriamento radiativo para controlar a temperatura dos edifícios, tais como filmes fotônicos planos multicamadas e filmes de metamateriais híbridos, estão atraindo atenção considerável porque não usam eletricidade; Contudo, eles são complicados e caros de fabricar.

A nova tecnologia foi desenvolvida por meio de colaboração, incluindo intercâmbio de estudantes, entre pesquisadores dos EUA e KAUST. Liderado por Qiaoqiang Gan e o estudante de graduação Lyu Zhou da Universidade Estadual de Nova York em Buffalo, Jian-Wei Liang e colegas do Laboratório de Fotônica de Boon Ooi em KAUST, trabalhando com pesquisadores da Universidade de Wisconsin, desenvolveram uma tecnologia de resfriamento passivo feita de uma estrutura de filme de polidimetilsiloxano (PDMS) / alumínio.

"O PDMS exibe uma absorção muito alta na faixa da 'janela atmosférica' da Terra e baixa absorção na faixa de comprimento de onda do visível solar, "explica Jian-Wei." Essas propriedades o tornam um material ideal para resfriamento radiativo passivo. "

Ao explorar a sobreposição espectral entre esta janela atmosférica, correspondendo a comprimentos de onda entre 8-13 mícrons e a faixa de radiação térmica emitida por edifícios em temperaturas ambientes típicas, o filme de PDMS / alumínio pode resfriar edifícios de maneira eficaz durante o dia.

Para fabricar o filme, os pesquisadores usaram um processo de revestimento de lâmina para primeiro revestir a superfície de uma folha de alumínio com uma camada de resina PDMS e, em seguida, uma lâmina de medição para controlar sua espessura, aquecer a estrutura em um forno em torno de 60 graus Celsius por duas horas para completar o processo.

"Embora o PDMS tenha baixa absorção na faixa de comprimento de onda solar, descobrimos que sua capacidade de resfriamento radiativo foi significativamente afetada pelo ambiente circundante quando testado ao ar livre, especialmente em ambientes urbanos lotados, "diz Qiaoqiang.

Para endereçar isto, a equipe desenvolveu um abrigo espectral seletivo que direciona a radiação térmica para o céu e conseguiu uma redução da temperatura diurna de até 6,5 graus Celsius no ambiente externo.

O filme PDMS / alumínio oferece uma solução de baixo custo e mais ecológico para resfriar edifícios em ambientes urbanos e também pode ser fabricado em grande escala, contribuindo para a comercialização potencial de tecnologias de resfriamento radiativo.

"Agora estamos trabalhando na estrutura óptica do filme para melhorar seu resfriamento radiativo, bem como sua aplicação na condensação de vapor e resfriamento de água, "diz Jian-Wei.