Desenvolupen nou material capaç de refredar un altre sense consumir energia
Investigadors de l’Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2) i de l’Institut de Ciència de Materials de Madrid (ICMM-CSIC) han desenvolupat un nou material capaç de refredar un altre emetent radiació infraroja sense consumir energia.
La investigació que ha possibilitat aquest nou material, que publica la revista Small, permetrà usar-lo en dispositius en els quals un augment de temperatura té efectes dràstics sobre el seu rendiment, com panells solars o sistemes informàtics, entre d’altres aplicacions.
Els responsables de la investigació han ressaltat la importància d’aquest avanç perquè la regulació de la temperatura és necessària per mantenir còmodes les persones o les màquines funcionant fiablement i els sistemes de refrigeració suposen el 15% del consum global d’energia i són responsables del 10% de les emissions de gasos d’efecte hivernacle.
La investigació l’han dut a terme científics del grup de Nanoestructures fonòniques i Fotòniques de l’ICN2, liderats per Clivia M. Sotomayor i amb Marie Slodowska-Curie com a primera autora, en col·laboració amb el grup de Cristalls fotònics de l’ICMM.
El nou material és bidimensional i capaç d’eliminar calor, refredant la superfície en la qual es col·loca, sense cap consum d’energia ni emissions de gasos de cap tipus.
Segons els investigadors, el nou material s’inspira en el mecanisme de regulació de temperatura de la Terra, anomenat refredament radiatiu.
“Encara que la Terra s’escalfa pel Sol, també emet radiació infraroja a l’espai exterior, ja que aquest tipus de radiació no és capturada per l’atmosfera. Els grans de sorra dels deserts es troben entre els principals responsables d’aquest fenomen, que manté estable la temperatura mitjana del planeta, sense comptar l’acció humana”, han explicat.
Els investigadors han demostrat que el nou material, que segueix el mateix principi, és capaç de refredar fins a 14 ºC una oblea de silici sota la llum directa del Sol, mentre que un vidre comú només abaixa la temperatura 5ºC.
El material està format per una matriu autoensamblada d’esferes de sílice de 8 micres de diàmetre -com grans de sorra un milió de vegades més petits en volum-, una capa que es comporta pràcticament com un emissor ideal d’infrarojos, proporcionant una potència de refredament radiatiu de fins a 350 W / m2 per a una superfície calenta, per exemple un panell solar.
Segons els investigadors, el nou material pot eliminar la meitat de la calor acumulada en un panell solar típic en un dia clar, el que seria suficient per incrementar l’eficiència relativa d’una cel·la solar en un 8%, el que traduït a la producció global de energia solar el 2017 representaria prou energia per alimentar la ciutat de París durant un any.
A més, el nou material és sis vegades més fi que els materials de refredament radiatiu actuals i evita l’ús de plàstics.
Els investigadors han indicat que, a banda del seu ús en panells solars, altres aplicacions possibles inclouen la refrigeració de mòduls termoelèctrics, refredar sistemes informàtics en centres de processament de dades o fer finestres intel·ligents que es refrescarien a si mateixes i al seu entorn, estalviant costos en aire condicionat.