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Maximizar a luz natural nos edifícios é popular e pode poupar nos custos de energia. No entanto, os telhados e paredes de vidro tradicionais também apresentam problemas como ofuscamento, falta de privacidade e sobreaquecimento. Soluções alternativas, como revestimentos e materiais difusores de luz, ainda não proporcionaram uma solução abrangente.
Novo material combina múltiplas funções
Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Microestrutura (IMT) e do Instituto de Tecnologia de Luz (LTI) do KIT desenvolveram agora um novo metamaterial à base de polímero que combina várias propriedades e pode substituir componentes de vidro na construção no futuro. Este metamaterial multifuncional microfotônico à base de polímero (PMMM) consiste em pirâmides microscópicas feitas de silicone. Essas micropirâmides medem cerca de dez micrômetros, o que equivale a cerca de um décimo do diâmetro de um fio de cabelo. Este design confere ao filme PMMM diversas funções: difusão de luz, autolimpeza e resfriamento radiativo, mantendo um alto nível de transparência. “Uma característica fundamental é a capacidade de irradiar calor de forma eficiente através da janela de transmissão infravermelha de ondas longas da atmosfera terrestre, liberando calor na extensão fria do universo. Isso permite o resfriamento radiativo passivo sem consumo de eletricidade”, explica Bryce S. Richards, professor. no IMT e LTI.
Resfriamento, transmissão de luz e sem brilho
No laboratório e em experimentos a céu aberto em condições reais ao ar livre, os pesquisadores testaram as propriedades do material e mediram sua transmitância de luz, dispersão de luz, propriedades de reflexão, capacidade de autolimpeza e desempenho de resfriamento usando espectrofotometria moderna. Os resultados: Os testes alcançaram um resfriamento de 6 °C em comparação com a temperatura ambiente. Além disso, o material apresentou alta transmitância espectral, ou transparência, de 95 por cento. Em comparação, o vidro normalmente tem uma transparência de 91%. Ao mesmo tempo, a estrutura da micropirâmide dispersa 73% da luz solar que entra, resultando em uma aparência embaçada. “Quando o material é usado em telhados e paredes, ele permite espaços internos claros, mas sem ofuscamento e protegidos pela privacidade, para trabalho e moradia. Em estufas, a alta transmitância de luz pode aumentar os rendimentos porque a eficiência da fotossíntese é estimada em nove por cento maior do que em estufas com telhados de vidro”, diz RichardsGan Huang, líder de grupo do IMT. As micropirâmides também conferem ao filme PMMM propriedades superhidrofóbicas, semelhantes a uma folha de lótus: a água forma gotículas e remove a sujeira e a poeira da superfície. Esta função de autolimpeza torna o material fácil de manter e durável.
Potencial para Construção e Desenvolvimento Urbano
“Nosso material recém-desenvolvido tem potencial para ser usado em diversas áreas e dá uma contribuição significativa para a arquitetura sustentável e com eficiência energética”, explica Richards. “O material pode otimizar simultaneamente o uso da luz solar em ambientes internos, fornecer resfriamento passivo e reduzir a dependência de ar condicionado. A solução é escalonável e pode ser perfeitamente integrada em planos de construção de edifícios e desenvolvimento urbano ecologicamente corretos.” diz Huang.
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