Nova cerâmica que resfria pode melhorar a eficiência energética do setor da construção

Pesquisadores da Universidade Municipal de Hong Kong (CityU) alcançaram um marco notável no desenvolvimento de materiais de resfriamento radiativo passivo (PRC). Este avanço foi destacado em um artigo recentemente publicado na renomada revista Science, sob o título “Cerâmica de resfriamento radiativo passivo hierarquicamente estruturada com alta refletividade solar”.

A inovação reside na criação de uma cerâmica de resfriamento que exibe propriedades ópticas superiores, permitindo o resfriamento sem a necessidade de energia ou refrigerantes. Este material apresenta um potencial significativo para uso em diversas aplicações, com ênfase especial na indústria da construção civil, devido à sua eficiência energética, custo-benefício, durabilidade e versatilidade. A comercialização deste material pode representar uma mudança paradigmática, oferecendo uma solução sustentável e econômica para o resfriamento em várias áreas.

Como funciona?

O funcionamento da cerâmica de resfriamento radiativo passivo (RPC) desenvolvida pela Universidade Municipal de Hong Kong (CityU) baseia-se em sua capacidade de reduzir a carga térmica em edifícios. Isso é conseguido através de um desempenho de refrigeração estável, que se mantém eficaz em diferentes condições climáticas e em todas as zonas climáticas. A principal vantagem deste material é a melhoria da eficiência energética, contribuindo assim para o combate ao aquecimento global.

De acordo com o professor Edwin Tso Chi-yan, professor associado da Escola de Energia e Meio Ambiente (SEE) da CityU e um dos autores correspondentes do estudo, a RPC é considerada uma das tecnologias mais promissoras de refrigeração verde. Ela tem o potencial de atender à crescente demanda por refrigeração espacial, ao mesmo tempo que reduz a poluição ambiental e combate o aquecimento global.

No entanto, há desafios a serem superados. As RPCs que utilizam estruturas nanofotônicas são limitadas pelo alto custo e pela fraca compatibilidade com as aplicações finais existentes. Por outro lado, as alternativas fotônicas poliméricas, embora mais acessíveis, carecem de resistência às intempéries e de reflexão solar eficiente. Este novo desenvolvimento da RPC em cerâmica busca superar essas limitações, oferecendo uma solução mais robusta e eficaz para a refrigeração passiva.

Propriedades ópticas e aplicabilidade aprimoradas

A cerâmica de resfriamento radiativo passivo (PRC) desenvolvida por pesquisadores da Universidade Municipal de Hong Kong apresenta propriedades ópticas avançadas e robustez em sua aplicabilidade, conforme explicado pelo professor Edwin Tso Chi-yan. Este material se destaca por sua cor, resistência às intempéries, robustez mecânica e habilidade em mitigar o efeito Leidenfrost – um fenômeno que pode comprometer a eficiência do resfriamento de líquidos em superfícies quentes. Essas características fundamentais asseguram a durabilidade e a versatilidade da cerâmica de resfriamento.

A singularidade desta cerâmica reside em sua estrutura hierarquicamente porosa, que é produzida a partir de materiais inorgânicos facilmente acessíveis, como a alumina. O processo de fabricação envolve apenas duas etapas simples: inversão de fase e sinterização, sem a necessidade de equipamentos delicados ou materiais caros, tornando a produção em larga escala viável.

As propriedades ópticas deste material são essenciais para seu desempenho de resfriamento e operam em duas faixas de comprimento de onda: a faixa solar (0,25–2,5 µm) e a faixa do infravermelho médio (8–13 µm). Para um resfriamento eficiente, é necessário alta refletividade solar para minimizar o ganho de calor e alta emissividade na faixa do infravermelho médio para maximizar a dissipação de calor radiativo. Graças ao alto bandgap da alumina, a cerâmica de resfriamento minimiza a absorção solar.

Além disso, a cerâmica feita de alumina oferece benefícios adicionais, como degradação reduzida sob exposição à luz UV – uma preocupação comum em projetos de PRC baseados em polímeros. Também exibe excelente resistência ao fogo, suportando temperaturas superiores a 1.000°C, o que a torna superior em relação à maioria dos materiais PRC baseados em polímero ou metal.

Fonte: TechXplore.

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