Color

Investigadores de la Universidad de Chicago han inventado un material de revestimiento que cambia de color para ayudar con la calefacción o la refrigeración y podría adaptarse para mejorar la eficiencia energética de los edificios.

El material compuesto consta de varias capas diferentes, incluidas láminas de cobre, plástico y grafeno, y en función de la temperatura exterior puede cambiar su color infrarrojo, el color que aparece en las imágenes térmicas.

Al mismo tiempo, también cambia la cantidad de calor infrarrojo que absorbe o emite el edificio. En los días calurosos, el material aparece amarillo en las imágenes térmicas, lo que indica que está emitiendo más calor, mientras que en los días fríos aparece morado porque retiene ese calor.

Cuando se usa en una fachada, por ejemplo, en forma de tejas, el material podría reducir potencialmente la necesidad de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) y disminuir el consumo total de energía de un edificio.

"Básicamente, 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 ingeniero de materiales Po-Chun Hsu de la Escuela Pritzker de Ingeniería Molecular, quien dirigió la investigación.

"Este tipo de material inteligente nos permite mantener la temperatura en un edificio sin grandes cantidades de energía".

El revestimiento responde a la temperatura como un camaleón

La Universidad de Chicago describe el material como "camaleónico" porque puede cambiar de color en respuesta a la temperatura exterior.

A una temperatura de activación elegida, el material usa una pequeña cantidad de electricidad para depositar cobre en una película delgada o quitarla.

Esta reacción química transforma efectivamente la capa central del material, una solución electrolítica a base de agua, en cobre sólido. El cobre de baja emisión ayuda a retener el calor y calienta el interior de un edificio, mientras que la capa acuosa de alta emisión mantiene fresco el edificio.

La capa de electrolitos a base de agua también ayuda a que el material no sea inflamable, y los investigadores describen el proceso de cambio de metal a líquido y viceversa como "estable, no volátil, eficiente y mecánicamente flexible".

"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".

El material podría reducir el consumo de energía en un ocho por ciento

Como parte de su estudio, publicado en la revista Nature Sustainability, los investigadores también crearon modelos para probar los ahorros de energía que podrían lograrse aplicando su material a edificios en 15 ciudades de EE. UU., que representan 15 zonas climáticas.

En áreas que experimentaron una gran variación en el clima, encontraron que el material podría ahorrar un 8,4 por ciento del consumo anual de energía HVAC de un edificio en promedio. Al mismo tiempo, el material dependía de solo el 0,2 por ciento de la electricidad total del edificio para su funcionamiento.

En su forma actual, la construcción y las operaciones de edificios representan casi el 37 por ciento de las emisiones globales de carbono, la mayoría de las cuales se atribuye a las operaciones de construcción, incluidas la iluminación, la calefacción y la refrigeración.

Para reducir estas emisiones, el material podría usarse para modernizar edificios históricos o mal aislados y mejorar su eficiencia energética, ya que los investigadores sugieren que sería más conveniente instalarlo que el aislamiento.

Sin embargo, varios de sus componentes, incluidos el grafeno monocapa y la microrred de oro que se utilizan como capas conductoras transparentes, todavía son caros y complicados de fabricar.

Hasta ahora, los investigadores han creado solo parches de material de seis centímetros de ancho, pero imagina ensamblarlos como tejas para formar láminas más grandes.

Con la capa acuosa activa, el material es de color blanco oscuro, que se vuelve marrón cobrizo cuando la capa de cobre está activa.

Pero el material también podría modificarse para mostrar diferentes colores agregando una capa de pigmentos detrás de la capa acuosa transparente.

Otro enfoque para mantener frescos los edificios es pintarlos de blanco. Con este propósito, los investigadores de la Universidad de Purdue desarrollaron recientemente la "pintura más blanca registrada", que refleja el 98 por ciento de la luz solar.

Imágenes cortesía de Hsu Group.

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