Com as ondas de calor cada vez mais constantes, manter os ambientes refrigerados sem gastar energia é um grande desafio. Neste cenário, o resfriamento radiativo passivo (RPC) é uma das tecnologias de refrigera??o verde mais promissoras para conter a crescente procura de refrigera??o espacial, reduzir a polui??o ambiental e?combater o aquecimento global.?Um exemplo desta tecnologia é uma ceramica criada por cientistas da City University of Hong Kong (CityU).

O material, conhecido como ceramica de resfriamento, alcan?a propriedades ópticas de alto desempenho para gera??o de resfriamento.?Sem usar energia elétrica, a rela??o custo-benefício, durabilidade e versatilidade da ceramica garante que a solu??o tenha inúmeras aplica??es, principalmente na constru??o civil.?Ao reduzir a carga térmica dos edifícios e proporcionar um desempenho de refrigera??o estável, mesmo condi??es climáticas diversas, a ceramica de resfriamento aumenta a eficiência energética e combate o aquecimento global – poupando recursos e ajudando a reduzir ilhas de calor.

As descobertas foram publicadas na revista científica?Science.

O material é um avan?o em rela??o ao outros usados para resfriamento radiativo passivo, que usam estruturas nanofot?nicas que s?o caras e pouco compatíveis com constru??es ou alternativas poliméricas pouco resistentes às condi??es climáticas. “Nossa ceramica de resfriamento atinge propriedades ópticas avan?adas e, ao mesmo tempo, tem aplicabilidade robusta. A cor, a resistência às intempéries, a robustez mecanica e a capacidade de diminuir o efeito Leidenfrost (veja abaixo) s?o características essenciais que garantem a natureza durável e versátil da ceramica de resfriamento”, disse o professor Edwin Tso Chi-yan??da Escola de Energia e Meio Ambiente (SEE) da CityU.

Em altas temperaturas, gra?as à superfície porosa, o material inibe o efeito de Leidenfrost, um fen?meno que ocorre quando um líquido entra em contato com uma superfície significativamente mais quente que seu ponto de ebuli??o.?Em vez de ferver imediatamente, o líquido forma uma camada de vapor que o isola do contato direto com a superfície.?Essa camada de vapor reduz a taxa de transferência de calor e torna ineficaz o resfriamento do líquido na superfície quente, fazendo com que o líquido levite e deslize pela superfície.

A característica de resfriamento da ceramica vem da sua estrutura porosa, similar a materiais ceramicos facilmente fabricados inorganicos acessíveis, como a alumina. A produ??o envolve um processo simples de duas etapas: invers?o de fase, fen?meno químico usado na fabrica??o de membranas artificiais, e sinteriza??o, processo de aquecimento das pe?as comprimidas.?N?o s?o necessários equipamentos complexos ou materiais caros, o que torna a fabrica??o escalonável de ceramicas de resfriamento altamente viável.

A eficiência de materiais PCR é medida por altos índices de reflex?o de raios solares e de emiss?o de raios infravermelhos, para absorver menos calor e dissipar a energia absorvida. Gra?as às características da alumina, a ceramica de resfriamento criada pelos pesquisadores mantém a absor??o solar ao mínimo.?Para fazer isso, a inspira??o veio de um besouro, o Cyphochilus que tem uma carca?a clara e porosa. O resultado é a reflex?o solar quase ideal de 99,6% e uma alta emiss?o térmica no infravermelho médio de 96,5%.?Essas propriedades ópticas avan?adas superam as dos materiais de última gera??o.

“A ceramica de resfriamento é feita de alumina, o que proporciona a reflex?o desejada dos raios UV, o que é uma preocupa??o típica da maioria dos projetos de PRC à base de polímeros. O material também exibe excelente resistência ao fogo, suportando temperaturas superiores a 1000°C, o que supera as capacidades da maioria dos materiais PRC à base de polímeros ou à base de metal”, disse o professor Tso.

Além do seu excepcional desempenho ótico, a ceramica de resfriamento apresenta excelente resistência às intempéries, estabilidade química e resistência mecanica, tornando-a ideal para aplica??es externas de longo prazo. “A beleza da ceramica de resfriamento é que ela atende aos requisitos tanto para PRC de alto desempenho quanto para aplica??es em ambientes da vida real”, disse o professor Tso, acrescentando que a ceramica de resfriamento pode ser colorida com um design de camada dupla, atendendo aos requisitos estéticos.

“Nossa experiência descobriu que a aplica??o da ceramica de resfriamento no telhado de uma casa pode economizar mais de 20% de eletricidade para resfriamento de ambientes, o que confirma o grande potencial da ceramica de resfriamento na redu??o da dependência das pessoas em estratégias tradicionais de resfriamento ativo e fornece uma solu??o sustentável para evitar sobrecarga na rede elétrica, emiss?es de gases de efeito estufa e ilhas de calor urbanas”, disse o professor Tso.

O próximo passo dos pesquisadores é desenvolver estratégias de gerenciamento térmico passivo com base nessas descobertas.?O seu objetivo é explorar a aplica??o destas estratégias para melhorar a eficiência energética, promover a sustentabilidade e aumentar a acessibilidade e aplicabilidade das tecnologias da RPC em vários setores, incluindo têxteis, sistemas energéticos e transportes.

Com informa??es de City University of Hong Kong