A cerâmica pode ser aplicada
no teto ou como revestimento externo, provendo refrigeração passiva.
Engenheiros de
Hong Kong desenvolveram uma "cerâmica refrigeradora" que representa
um avanço significativo para o uso prático do resfriamento radiativo passivo,
ou refrigeração passiva, que manda o calor para o frio do espaço sem gastar
energia.
O material, batizado de cerâmica de resfriamento, alcançou propriedades ópticas de alto desempenho ao refletir o calor em frequências para as quais a atmosfera da Terra é transparente.
Isto permite baixar a temperatura de ambientes sem usar
refrigerantes e sem gastar energia, o que torna o material uma alternativa
promissora aos tradicionais sistemas de ar-condicionado.
Mais do que uma
demonstração de laboratório, a relação custo-benefício, durabilidade e
versatilidade da cerâmica deixam-na praticamente pronta para comercialização,
para uso não apenas na construção civil, mas em diversas outras aplicações.
"Nosso
experimento mostrou que a aplicação da cerâmica de resfriamento no telhado de
uma casa pode gerar mais de 20% de economia na eletricidade para resfriamento
de ambientes, o que confirma o grande potencial da cerâmica de resfriamento na
redução da dependência das pessoas das estratégias tradicionais de resfriamento
ativo, e fornece uma solução sustentável para evitar a sobrecarga da rede
elétrica, as emissões de gases de efeito estufa e as ilhas de calor
urbanas", disse o professor Chi Yan Tso, da Universidade Cidade de Hong
Kong.
Cerâmica de
resfriamento passivo refrigera casas sem gastar energia.
BRANCURA INSPIRADA EM BESOURO
A extraordinária
singularidade da cerâmica de resfriamento reside na sua estrutura
hierarquicamente porosa inspirada na casca do escaravelho (Cyphochilus), que
possui escamas brancas especialmente brilhantes que cobrem todo o seu
exoesqueleto.
Essas escamas brancas são compostas de esclerotina, uma forma modificada do polímero quitina, e são mais brancas que qualquer material artificial produzido até hoje.
A brancura das
escamas deve-se a uma fina estrutura fotônica desordenada que reflete a luz de
todos os comprimentos de onda com a mesma eficiência - ela já foi copiada em
várias tecnologias bio miméticas, como em um papel super branco.
A cerâmica bio inspirada foi
fabricada usando materiais acessíveis, como alumina, por meio de um processo
simples de duas etapas, envolvendo inversão de fase e sinterização, tornando a
fabricação escalonável e economicamente viável.
E a cerâmica marca pontos nas duas propriedades ópticas que determinam o desempenho de resfriamento dos materiais de refrigeração passiva, tipicamente descritas em duas faixas de comprimento de onda:
A faixa solar (0,25-2,5 µm) e a faixa do infravermelho médio (8-13 µm).
Um resfriamento passivo eficiente requer alta reflexividade na
primeira faixa, para minimizar o ganho de calor solar, e alta emissividade na
segunda faixa, para maximizar a dissipação do calor radiativo.
A alumina, a matéria-prima principal da cerâmica de resfriamento, garante que ela mantenha a absorção solar no mínimo.
"A cerâmica de resfriamento é feita de alumina, o que proporciona a degradação desejada da resistência aos raios UV, o que é uma preocupação típica da maioria dos projetos de resfriamento passivo radiativo à base de polímeros.
Ela também apresenta excelente resistência ao fogo, ao suportar
temperaturas superiores a 1.000 °C, o que supera as capacidades da maioria
materiais de resfriamento passivo radiativo à base de polímero ou à base de
metal," disse o professor Tso.
Além disso, ao imitar a bio-brancura do escaravelho e otimizar a estrutura porosa com base em um fenômeno conhecido como espalhamento de Mie, a cerâmica de resfriamento passivo dispersa eficientemente quase todo os comprimentos de onda da luz solar, resultando em uma reflexividade solar quase ideal de 99,6% e uma alta emissão térmica no infravermelho médio, de 96,5%.
Essas propriedades ópticas superam as dos
materiais de última geração.
Cerâmica de resfriamento
passivo refrigera casas sem gastar energia
As peças cerâmicas são
moldáveis e podem até ser coloridas se necessário.
[Imagem: City University of
Hong Kong]
Efeito Leidenfrost
Além do seu excepcional
desempenho óptico, durante os testes em campo a cerâmica de resfriamento
apresentou excelente resistência às intempéries, estabilidade química e
resistência mecânica, tornando-a pronta para aplicações externas de longo
prazo.
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