El revestimiento podría regular las temperaturas de construcción al solidificarse y licuarse

En un esfuerzo por encontrar una manera eficiente de mantener los edificios más frescos en climas cálidos y más cálidos en los meses más fríos, los investigadores de la Escuela Pritzker de Ingeniería Molecular (PME) de la Universidad de Chicago han desarrollado un material que cambia de forma y que contiene partículas de cobre en un líquido o forma sólida. Aunque el material usa una corriente eléctrica muy baja para alternar entre los dos estados, es una fracción de la energía que puede ahorrar a través del calentamiento y enfriamiento pasivos.

El material no inflamable consta de múltiples capas que incluyen una película de poliuretano, una lámina de grafeno y una rejilla de oro. Pero la acción real tiene lugar gracias a un electrolito acuoso y partículas de cobre.

Cuando el material está en modo de calentamiento, las partículas de cobre se depositan sobre la película, formando una capa sólida que es excelente para absorber el calor solar. Después de pasar una corriente eléctrica baja a través del material, las partículas se dispersan en el electrolito y el material entra en su modo de enfriamiento, donde la energía infrarroja cálida del sol se refleja en lugar de absorberse. En la investigación, el material se intercambió con éxito durante 1.800 ciclos.

"Esencialmente, hemos descubierto una forma de bajo consumo de energía para tratar un edificio como una persona; agrega una capa cuando tiene frío y quita una capa cuando tiene calor", dijo el investigador principal Asst. Prof. Po-Chun Hsu. "Este tipo de material inteligente nos permite mantener la temperatura en un edificio sin grandes cantidades de energía".

De hecho, los investigadores descubrieron que cuando el material está en la configuración de modo de calentamiento sólido, puede retener el 93 por ciento de la energía infrarroja con la que entra en contacto. En el modo de refrigeración líquida, puede reflejar hasta el 92 por ciento de esta energía. Incluso teniendo en cuenta la pequeña corriente eléctrica necesaria para activar el cambio, esto se traduce en un ahorro de hasta el 8,4% de los costos de HVAC del edificio, dicen los investigadores.

"Una vez que cambia de estado, no necesita aplicar más energía para permanecer en cualquiera de los estados", dijo Hsu. "Entonces, para los edificios en los que no es necesario cambiar entre estos estados con mucha frecuencia, en realidad se usa una cantidad de electricidad muy insignificante".

Además, el material se puede programar para cambiar a cualquier temperatura requerida, por lo que esencialmente se puede ajustar para que funcione de manera diferente en diferentes climas.

Además, debido a que el material es transparente cuando está en modo de enfriamiento, además de proporcionar beneficios de regulación de temperatura, también puede proporcionar un elemento de diseño interesante, ya que tendría una apariencia cobriza cuando está en modo de retención de calor sólido, pero podría mostrar cualquier pigmento aplicado a una capa inferior cuando está en modo de enfriamiento transparente.

Los materiales que cambian de color de esta manera en respuesta a una corriente eléctrica se conocen como electrocrómicos y hemos visto un material muy similar desarrollado hace dos años por científicos de la Universidad Duke de Carolina del Norte. También hemos visto tales materiales desarrollados para su uso en películas para ventanas y gafas de sol.

A partir de ahora, los investigadores han creado piezas del material que miden aproximadamente 6 cm (alrededor de 2,4 pulgadas) de ancho pero, dicen, podría ser posible construir una cobertura usándolo en una configuración similar a una teja. Sus próximos pasos son investigar formas de fabricar el material y ver cómo el uso del material entre sus estados líquido y sólido también podría ser valioso en términos de control térmico pasivo.

La investigación ha sido publicada en la revista Nature Sustainability.

Fuente: Universidad de Chicago