Cor

Pesquisadores da Universidade de Chicago inventaram um material de revestimento que muda de cor para ajudar no aquecimento ou resfriamento e pode ser adaptado para melhorar a eficiência energética dos edifícios.

O material composto consiste em várias camadas diferentes, incluindo folha de cobre, plástico e grafeno, e com base na temperatura externa pode mudar sua cor infravermelha – a cor que aparece nas imagens térmicas.

Ao mesmo tempo, também altera a quantidade de calor infravermelho que absorve ou emite do edifício. Em dias quentes, o material aparece amarelo sob imagens térmicas, indicando que está emitindo mais calor, enquanto em dias frios aparece roxo porque está retendo esse calor.

Quando usado em uma fachada – por exemplo, na forma de telhas – o material pode potencialmente reduzir a necessidade de aquecimento, ventilação e ar condicionado (HVAC) e diminuir o consumo geral de energia de um edifício.

"Nós basicamente descobrimos uma maneira de baixo consumo de energia para tratar um edifício como uma pessoa; você adiciona uma camada quando está frio e retira uma camada quando está quente", disse o engenheiro de materiais Po-Chun Hsu, da Pritzker School of Molecular Engineering, que liderou a pesquisa.

"Esse tipo de material inteligente nos permite manter a temperatura em um edifício sem grandes quantidades de energia."

O revestimento responde à temperatura como um camaleão

A Universidade de Chicago descreve o material como "semelhante a um camaleão" porque pode mudar de cor em resposta à temperatura externa.

Em uma temperatura de disparo escolhida, o material usa uma pequena quantidade de eletricidade para depositar cobre em um filme fino ou removê-lo.

Essa reação química transforma efetivamente a camada central do material – uma solução eletrolítica à base de água – em cobre sólido. O cobre de baixa emissão ajuda a reter o calor e aquecer o interior de um edifício, enquanto a camada aquosa de alta emissão mantém o edifício frio.

A camada de eletrólitos à base de água também ajuda a tornar o material não inflamável, e os pesquisadores descrevem o processo de mudança de metal para líquido e vice-versa como "estável, não volátil, eficiente e mecanicamente flexível".

“Depois de alternar entre os estados, você não precisa aplicar mais energia para permanecer em nenhum deles”, disse Hsu. "Portanto, para edifícios onde você não precisa alternar entre esses estados com muita frequência, está realmente usando uma quantidade muito insignificante de eletricidade."

O material pode reduzir o consumo de energia em oito por cento

Como parte de seu estudo, publicado na revista Nature Sustainability, os pesquisadores também criaram modelos para testar a economia de energia que poderia ser alcançada aplicando seu material em edifícios de 15 cidades dos Estados Unidos, representando 15 zonas climáticas.

Em áreas que sofreram uma grande variação no clima, eles descobriram que o material poderia economizar 8,4% do consumo anual de energia HVAC de um edifício em média. Ao mesmo tempo, o material dependia de apenas 0,2% da eletricidade total do edifício para sua operação.

Tal como está, a construção e operação de edifícios respondem por quase 37% das emissões globais de carbono, a maior parte atribuída a operações de construção, incluindo iluminação, aquecimento e resfriamento.

Para reduzir essas emissões, o material poderia ser usado para reformar edifícios mal isolados ou históricos e melhorar sua eficiência energética, já que os pesquisadores sugerem que seria mais conveniente instalar do que isolar.

No entanto, vários de seus componentes – incluindo o grafeno monocamada e microgrid de ouro usados ​​como camadas condutoras transparentes – ainda são caros e complicados de fabricar.

Até agora, os pesquisadores criaram apenas pedaços de material de seis centímetros de largura, mas imaginam montá-los como telhas para formar folhas maiores.

Com a camada aquosa ativa, o material é de cor branca escura, que se torna marrom acobreado quando a camada de cobre está ativa.

Mas o material também pode ser ajustado para mostrar cores diferentes, adicionando uma camada de pigmentos atrás da camada aquosa transparente.