.
Em um dia quente de verão, as roupas brancas parecem mais frias do que as outras cores devido à reflexão – e não à absorção – da luz solar. Outras cores, como azul ou preto, sofrerão um efeito de aquecimento à medida que absorvem a luz. Para contornar esse efeito de aquecimento em filmes de resfriamento coloridos, os pesquisadores se inspiraram em nanoestruturas em asas de borboleta.
As novas películas, que não absorvem luz, podem ser usadas na parte externa de prédios, veículos e equipamentos para reduzir a energia necessária para resfriamento, preservando as propriedades de cores vivas.
“Nos edifícios, grandes quantidades de energia são usadas para resfriamento e ventilação, e o funcionamento do ar-condicionado em carros elétricos pode reduzir a autonomia em mais da metade”, disse o líder da equipe de pesquisa Wanlin Wang, da Universidade de Shenzhen, na China. “Nossos filmes de resfriamento podem ajudar a promover a sustentabilidade energética e a neutralidade do carbono”.
Em Óptica, jornal do Optica Publishing Group para pesquisas de alto impacto, os pesquisadores mostram que os filmes que desenvolveram baixam a temperatura de objetos coloridos para cerca de 2°C abaixo da temperatura ambiente. Eles também descobriram que, quando deixados do lado de fora o dia todo, a versão azul dos filmes era aproximadamente 26°C mais fria do que a tinta azul tradicional do carro. Isso representa uma economia anual de energia de aproximadamente 1.377 MJ/m2 por ano.
“Com nossos novos filmes, é possível obter um excelente desempenho de resfriamento, independentemente da cor, saturação ou brilho desejados”, disse Wang. “Eles podem até ser usados em tecidos para criar roupas de qualquer cor que sejam confortáveis em temperaturas quentes.”
Inspirado na natureza
Um carro com tinta azul parece azul porque absorve a luz amarela e reflete a luz azul. A grande quantidade de luz que é absorvida aquece o carro. morfo as borboletas, no entanto, produzem sua cor azul altamente saturada com base na nanoestrutura de suas asas. O design do nanofilme de resfriamento imita essas estruturas para produzir cores vibrantes que não absorvem a luz como a tinta tradicional.
Para criar seus morfoNanofilmes inspirados em nanofilmes, os pesquisadores colocaram um material desordenado (vidro fosco áspero) sob um material multicamadas feito de dióxido de titânio e dióxido de alumínio. Eles então colocaram essa estrutura sobre uma camada de prata que reflete toda a luz, evitando assim a absorção da radiação solar e o aquecimento associado a essa absorção.
A cor do filme é determinada pela forma como os componentes dentro de sua estrutura multicamadas refletem a luz. Para criar o azul, por exemplo, o material multicamadas é projetado para refletir a luz amarela em uma faixa muito estreita de ângulos, enquanto a estrutura desordenada difunde a luz azul em uma área ampla.
Embora esse tipo de gerenciamento térmico fotônico passivo tenha sido realizado antes, ele só foi usado com objetos brancos ou claros porque é difícil manter um amplo ângulo de visão e alta saturação de cor.
Resfriamento passivo de objetos coloridos
“Graças à estrutura em camadas que desenvolvemos, conseguimos estender o método de resfriamento passivo de objetos incolores para coloridos, preservando o desempenho da cor”, disse Wang. “Em outras palavras, nosso filme azul parece azul em uma ampla gama de ângulos de visão e não esquenta porque reflete toda a luz. Além disso, alta saturação e brilho podem ser alcançados otimizando a estrutura.”
Para testar a nova tecnologia, os pesquisadores criaram filmes azuis, amarelos e incolores, que colocaram ao ar livre na Universidade de Shenzhen, em superfícies como telhados, carros, tecidos e celulares, das 9h às 16h, tanto no inverno quanto no verão. Usando sensores termopares e câmeras infravermelhas para medir a temperatura, eles descobriram que os filmes de resfriamento tinham mais de 15 ? mais frio do que as superfícies em que foram colocados no inverno e cerca de 35? mais fresco no verão.
Os pesquisadores apontam que a substituição do filme de prata por um filme de alumínio tornaria os filmes menos caros e fabricáveis por um método de fabricação escalável, como evaporação por feixe de elétrons e pulverização catódica de magnetron. Agora que demonstraram o desempenho de resfriamento e cor dos filmes, os pesquisadores pretendem estudar e otimizar outras propriedades, como robustez mecânica e química.
.
