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À medida que as mudanças climáticas intensificam o calor do verão, cresce a demanda por tecnologias para resfriar edifícios. Agora, pesquisadores relatam em Cartas de Energia ACS que eles usaram tecnologia de computação avançada e inteligência artificial para projetar um revestimento de janela transparente que poderia diminuir a temperatura dentro de edifícios, sem gastar um único watt de energia.
Estudos estimam que o resfriamento é responsável por cerca de 15% do consumo global de energia. Essa demanda pode ser reduzida com um revestimento de janela que pode bloquear a luz ultravioleta e infravermelha do sol – as partes do espectro solar que normalmente passam pelo vidro para aquecer uma sala fechada. O uso de energia pode ser reduzido ainda mais se o revestimento irradiar calor da superfície da janela em um comprimento de onda que passa pela atmosfera para o espaço sideral. No entanto, é difícil projetar materiais que possam atender a esses critérios simultaneamente e também possam transmitir luz visível, o que significa que eles não interferem na visão. Eungkyu Lee, Tengfei Luo e colegas decidiram projetar um “resfriador radiativo transparente” (TRC) que poderia fazer exatamente isso.
A equipe construiu modelos de computador de TRCs que consistem em camadas finas alternadas de materiais comuns como dióxido de silício, nitreto de silício, óxido de alumínio ou dióxido de titânio em uma base de vidro, coberto com um filme de polidimetilsiloxano. Eles otimizaram o tipo, a ordem e a combinação de camadas usando uma abordagem iterativa guiada por aprendizado de máquina e computação quântica, que armazena dados usando partículas subatômicas. Esse método de computação realiza a otimização mais rápido e melhor do que os computadores convencionais, pois pode testar com eficiência todas as combinações possíveis em uma fração de segundo. Isso produziu um design de revestimento que, quando fabricado, superou o desempenho dos TRCs projetados convencionalmente, além de um dos melhores vidros de redução de calor comerciais do mercado.
Em cidades quentes e secas, dizem os pesquisadores, o TRC otimizado poderia reduzir o consumo de energia de resfriamento em 31% em comparação com as janelas convencionais. Eles observam que suas descobertas podem ser aplicadas a outras aplicações, uma vez que os TRCs também podem ser usados em janelas de carros e caminhões. Além disso, a técnica de otimização habilitada para computação quântica do grupo pode ser usada para projetar outros tipos de materiais compósitos.
Os autores agradecem o apoio da National Research Foundation of Korea e do Notre Dame Center for Research Computing.
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Sociedade Americana de Química. Nota: O conteúdo pode ser editado para estilo e duração.
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