Reem
11-28-2023, 11:51 AM
Investigadores de la Universidad de la Ciudad de Hong Kong (CityU) han dado a conocer el descubrimiento de un material de enfriamiento radiativo pasivo (PRC en inglés), que est? llamado a producir importantes mejoras en la refrigeraci?n de edificios y ciudades para combatir el calentamiento global, de forma muy eficiente y que puede reemplazar a los tradicionales equipos de aire acondicionado, costosos y contaminantes. Los resultados de la investigaci?n acaban de publicarse en la revista cient?fica Science.
El material, conocido como cer?mica refrigerante, ofrece propiedades ?pticas de alto rendimiento para la generaci?n de refrigeraci?n sin energ?a ni refrigerante. Su rentabilidad, durabilidad y versatilidad lo hacen muy adecuado para la comercializaci?n en numerosas aplicaciones, particularmente en la construcci?n de edificios.
Al reducir la carga térmica de los edificios y proporcionar un rendimiento de refrigeraci?n estable, incluso en una gran variedad de climas, esta cer?mica “mejora la eficiencia energética y puede combatir el calentamiento global”, han afirmado los investigadores en un comunicado.
El enfriamiento radiativo pasivo o PRC se considera una de las tecnolog?as de refrigeraci?n ecol?gicas m?s prometedoras para frenar la creciente demanda de climatizaci?n, reducir la contaminaci?n ambiental y combatir el calentamiento global, seg?n el profesor Edwin Tso Chi-yan, de CityU, uno de los autores correspondientes del art?culo.
Image ID:
95182123
Los cient?ficos responsables del hallazgo
CityU
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1017
672
Aunque ya exist?an anteriormente materiales similares, éstos utilizan estructuras nanofot?nicas, por lo que est?n limitados por su alto coste y su escasa compatibilidad con los usos finales existentes, mientras que las alternativas fot?nicas poliméricas carecen de resistencia a la intemperie y de reflexi?n solar efectiva.
Propiedades ?pticas mejoradas y aplicabilidad
"Pero nuestra cer?mica de enfriamiento logra propiedades ?pticas avanzadas y tiene una aplicabilidad s?lida", se?al? el profesor Tso. "El color, la resistencia a la intemperie, la robustez mec?nica y la capacidad de reducir el efecto Leidenfrost (un fen?meno que impide la transferencia de calor y hace que el enfriamiento l?quido en la superficie caliente sea ineficaz) son caracter?sticas clave que garantizan la naturaleza duradera y vers?til de la cer?mica de enfriamiento".
La extraordinaria singularidad de la cer?mica refrigerante radica en su estructura jer?rquicamente porosa como material cer?mico a granel, que se fabrica f?cilmente utilizando materiales inorg?nicos altamente accesibles, como la al?mina, mediante un proceso simple de dos pasos que incluye inversi?n de fases y sinterizaci?n. No se requieren equipos delicados ni materiales costosos, lo que hace que la fabricaci?n escalable de cer?micas de enfriamiento sea altamente factible.
Image ID:
95182159
Fragmentos del material cer?mico
CityU
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957
805
Las propiedades ?pticas determinan el rendimiento de enfriamiento de los materiales PRC en dos rangos de longitud de onda: rango solar (0,25-2,5 µm) y rango de infrarrojo medio (8-13 µm). Un enfriamiento eficiente requiere una alta reflectividad en el primer rango para minimizar la ganancia de calor solar y una alta emisividad en el ?ltimo rango para maximizar la disipaci?n de calor radiativo. Debido a la alta banda prohibida de la al?mina, la cer?mica refrigerante mantiene la absorci?n solar al m?nimo.
Reflectividad solar del 96,5%
No solo eso, sino que, al imitar la bioblancura de una especie de escarabajo llamado Cyphochilus y optimizar la estructura porosa basada en la dispersi?n de Mie, la cer?mica de enfriamiento dispersa eficientemente casi toda la longitud de onda de la luz solar, lo que resulta en una reflectividad solar casi ideal del 99,6 % y logra una alta emisi?n térmica en el infrarrojo medio del 96,5%. Estas propiedades ?pticas avanzadas superan las de los materiales de ?ltima generaci?n actuales.
Image ID:
95182207
Se ha imitado el recubrimiento natural de una especie de escarabajo
CityU
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668
“La cer?mica de enfriamiento est? hecha de al?mina, lo que proporciona la degradaci?n de la resistencia a los rayos UV, lo cual es una preocupaci?n t?pica de la mayor?a de los dise?os PRC basados en pol?meros. También exhibe una excelente resistencia al fuego al soportar temperaturas superiores a 1.000 °C, lo que supera las capacidades de la mayor?a de los materiales de RPC a base de pol?meros o metales”, dijo el profesor Tso.
Excelente resistencia a la intemperie
M?s all? de su rendimiento ?ptico excepcional, la cer?mica de enfriamiento exhibe una excelente resistencia a la intemperie, estabilidad qu?mica y resistencia mec?nica, lo que la hace ideal para aplicaciones en exteriores a largo plazo. A temperaturas extremadamente altas, la cer?mica de enfriamiento exhibe superhidrofilicidad, lo que permite la dispersi?n inmediata de las gotas y facilita la r?pida impregnaci?n de éstas debido a su estructura porosa interconectada. Esta caracter?stica superhidr?fila inhibe el efecto Leidenfrost, que dificulta la evaporaci?n y que es t?pico de los materiales tradicionales de revestimiento de edificios. Por ello, el nuevo material permite un enfriamiento por evaporaci?n eficiente.
"La belleza de la cer?mica de enfriamiento es que cumple con los requisitos tanto para PRC de alto rendimiento como para aplicaciones en entornos de la vida real", dijo el profesor Tso, y agreg? que la cer?mica de enfriamiento se puede colorear con un dise?o de doble capa, mejorando as? su estética al gusto del consumidor.
Image ID:
95182254
El material se fabrica también en diferentes colores
CityU
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981
708
"Nuestro experimento descubri? que la aplicaci?n de cer?mica refrescante en el techo de una casa puede lograr m?s del 20% de electricidad", afirm?.
"Para la refrigeraci?n de espacios, se confirma el gran potencial de la refrigeraci?n cer?mica para reducir la dependencia de los sistemas tradicionales de refrigeraci?n activa y proporciona una soluci?n sostenible para evitar la sobrecarga de la red eléctrica, las emisiones de gases de efecto invernadero y las islas de calor urbanas", afirm? el profesor Tso.
Sobre la base de estos hallazgos, el Tso a?adi? que su equipo de investigaci?n tiene la intenci?n de avanzar en m?s sistemas de gesti?n térmica pasiva. Su objetivo es explorar la aplicaci?n de estas estrategias para mejorar la eficiencia energética, promover la sostenibilidad y aumentar la accesibilidad y aplicabilidad de las tecnolog?as de RPC en diversos sectores, incluidos los textiles, los sistemas energéticos y el transporte.
Estudio de referencia: DOI: 10.1126/science.adi4725 (https://dx.doi.org/10.1126/science.adi4725)
....................
Contacto de la secci?n de Medio Ambiente: crisisclimatica@prensaiberica.es
أكثر... (https://www.sport.es/es/noticias/medio-ambiente/inventan-ceramica-refrigerante-climatizar-edificios-95191602)
El material, conocido como cer?mica refrigerante, ofrece propiedades ?pticas de alto rendimiento para la generaci?n de refrigeraci?n sin energ?a ni refrigerante. Su rentabilidad, durabilidad y versatilidad lo hacen muy adecuado para la comercializaci?n en numerosas aplicaciones, particularmente en la construcci?n de edificios.
Al reducir la carga térmica de los edificios y proporcionar un rendimiento de refrigeraci?n estable, incluso en una gran variedad de climas, esta cer?mica “mejora la eficiencia energética y puede combatir el calentamiento global”, han afirmado los investigadores en un comunicado.
El enfriamiento radiativo pasivo o PRC se considera una de las tecnolog?as de refrigeraci?n ecol?gicas m?s prometedoras para frenar la creciente demanda de climatizaci?n, reducir la contaminaci?n ambiental y combatir el calentamiento global, seg?n el profesor Edwin Tso Chi-yan, de CityU, uno de los autores correspondientes del art?culo.
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Los cient?ficos responsables del hallazgo
CityU
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Aunque ya exist?an anteriormente materiales similares, éstos utilizan estructuras nanofot?nicas, por lo que est?n limitados por su alto coste y su escasa compatibilidad con los usos finales existentes, mientras que las alternativas fot?nicas poliméricas carecen de resistencia a la intemperie y de reflexi?n solar efectiva.
Propiedades ?pticas mejoradas y aplicabilidad
"Pero nuestra cer?mica de enfriamiento logra propiedades ?pticas avanzadas y tiene una aplicabilidad s?lida", se?al? el profesor Tso. "El color, la resistencia a la intemperie, la robustez mec?nica y la capacidad de reducir el efecto Leidenfrost (un fen?meno que impide la transferencia de calor y hace que el enfriamiento l?quido en la superficie caliente sea ineficaz) son caracter?sticas clave que garantizan la naturaleza duradera y vers?til de la cer?mica de enfriamiento".
La extraordinaria singularidad de la cer?mica refrigerante radica en su estructura jer?rquicamente porosa como material cer?mico a granel, que se fabrica f?cilmente utilizando materiales inorg?nicos altamente accesibles, como la al?mina, mediante un proceso simple de dos pasos que incluye inversi?n de fases y sinterizaci?n. No se requieren equipos delicados ni materiales costosos, lo que hace que la fabricaci?n escalable de cer?micas de enfriamiento sea altamente factible.
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Fragmentos del material cer?mico
CityU
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Las propiedades ?pticas determinan el rendimiento de enfriamiento de los materiales PRC en dos rangos de longitud de onda: rango solar (0,25-2,5 µm) y rango de infrarrojo medio (8-13 µm). Un enfriamiento eficiente requiere una alta reflectividad en el primer rango para minimizar la ganancia de calor solar y una alta emisividad en el ?ltimo rango para maximizar la disipaci?n de calor radiativo. Debido a la alta banda prohibida de la al?mina, la cer?mica refrigerante mantiene la absorci?n solar al m?nimo.
Reflectividad solar del 96,5%
No solo eso, sino que, al imitar la bioblancura de una especie de escarabajo llamado Cyphochilus y optimizar la estructura porosa basada en la dispersi?n de Mie, la cer?mica de enfriamiento dispersa eficientemente casi toda la longitud de onda de la luz solar, lo que resulta en una reflectividad solar casi ideal del 99,6 % y logra una alta emisi?n térmica en el infrarrojo medio del 96,5%. Estas propiedades ?pticas avanzadas superan las de los materiales de ?ltima generaci?n actuales.
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Se ha imitado el recubrimiento natural de una especie de escarabajo
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“La cer?mica de enfriamiento est? hecha de al?mina, lo que proporciona la degradaci?n de la resistencia a los rayos UV, lo cual es una preocupaci?n t?pica de la mayor?a de los dise?os PRC basados en pol?meros. También exhibe una excelente resistencia al fuego al soportar temperaturas superiores a 1.000 °C, lo que supera las capacidades de la mayor?a de los materiales de RPC a base de pol?meros o metales”, dijo el profesor Tso.
Excelente resistencia a la intemperie
M?s all? de su rendimiento ?ptico excepcional, la cer?mica de enfriamiento exhibe una excelente resistencia a la intemperie, estabilidad qu?mica y resistencia mec?nica, lo que la hace ideal para aplicaciones en exteriores a largo plazo. A temperaturas extremadamente altas, la cer?mica de enfriamiento exhibe superhidrofilicidad, lo que permite la dispersi?n inmediata de las gotas y facilita la r?pida impregnaci?n de éstas debido a su estructura porosa interconectada. Esta caracter?stica superhidr?fila inhibe el efecto Leidenfrost, que dificulta la evaporaci?n y que es t?pico de los materiales tradicionales de revestimiento de edificios. Por ello, el nuevo material permite un enfriamiento por evaporaci?n eficiente.
"La belleza de la cer?mica de enfriamiento es que cumple con los requisitos tanto para PRC de alto rendimiento como para aplicaciones en entornos de la vida real", dijo el profesor Tso, y agreg? que la cer?mica de enfriamiento se puede colorear con un dise?o de doble capa, mejorando as? su estética al gusto del consumidor.
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El material se fabrica también en diferentes colores
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"Nuestro experimento descubri? que la aplicaci?n de cer?mica refrescante en el techo de una casa puede lograr m?s del 20% de electricidad", afirm?.
"Para la refrigeraci?n de espacios, se confirma el gran potencial de la refrigeraci?n cer?mica para reducir la dependencia de los sistemas tradicionales de refrigeraci?n activa y proporciona una soluci?n sostenible para evitar la sobrecarga de la red eléctrica, las emisiones de gases de efecto invernadero y las islas de calor urbanas", afirm? el profesor Tso.
Sobre la base de estos hallazgos, el Tso a?adi? que su equipo de investigaci?n tiene la intenci?n de avanzar en m?s sistemas de gesti?n térmica pasiva. Su objetivo es explorar la aplicaci?n de estas estrategias para mejorar la eficiencia energética, promover la sostenibilidad y aumentar la accesibilidad y aplicabilidad de las tecnolog?as de RPC en diversos sectores, incluidos los textiles, los sistemas energéticos y el transporte.
Estudio de referencia: DOI: 10.1126/science.adi4725 (https://dx.doi.org/10.1126/science.adi4725)
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Contacto de la secci?n de Medio Ambiente: crisisclimatica@prensaiberica.es
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