Científicos desarrollan unas delgadas películas inspiradas en las alas de las mariposas que pueden enfriar edificios y coches de forma pasiva.
El calor veraniego en España se prolonga cada vez más y es más intenso. Según las previsiones de los científicos, el cambio climático se cebará especialmente con nuestro país, por lo que necesitamos tecnologías capaces de refrigerar los edificios sin contaminar y que consuman menos energía que los aires acondicionados. En eso trabajan expertos de todo el mundo, que ya están desarrollando alternativas capaces de enfriar la temperatura sin utilizar electricidad.
Ahora, científicos de la Universidad de Shenzhen y de la Universidad Jiao Tong de Shanghai acaban de presentar un estudio sobre un nuevo material inspirado en las alas de las mariposas que puede revolucionar la climatización pasiva de edificios y coches. Una de sus ventajas, frente a otras soluciones como la pintura blanca que baja 12 grados la temperatura, es que puede aplicarse en distintos colores sin perder su capacidad para enfriar, ya que es capaz de reflejar el 100% de la luz que incide sobre él.
"En los edificios se consumen grandes cantidades de energía en refrigeración y ventilación, y el funcionamiento del aire acondicionado en los coches eléctricos puede reducir la autonomía a más de la mitad", señala Guo Ping Wang, investigador principal del estudio publicado en la revista Optica. "Nuestras películas refrigerantes podrían ayudar a avanzar en la sostenibilidad energética y la neutralidad de carbono".
En verano, el blanco y los colores claros suelen ser la mejor elección para evitar los peores efectos de la radiación solar. Las casas encaladas del sur de España son el mejor ejemplo del efecto tan decisivo que puede tener el color exterior de un edificio en su temperatura interior. Otra muestra clara de cómo funcionan las distintas longitudes de onda con respecto a la absorción del calor es la diferencia entre el calor que se alcanza en el interior de un coche negro y uno blanco tras varias horas expuestos al sol.
Y es que los colores de los objetos, como señalan los científicos chinos en su artículo, "se originan por la reflexión de la luz en determinadas direcciones y la absorción de luz no deseada, lo que produce un calentamiento considerable". Así, la estrategia para enfriar coches y edificios por debajo de la temperatura ambiente conservando plenamente sus propiedades cromáticas con alta saturación y amplios campos de visión sigue siendo un reto importante.
Este desafío, aceptado con entusiasmo por Wang y su equipo, ha tenido una ayuda importante: la especie de mariposa Morphos, que puede producir colores estructurales muy saturados en una amplia gama de ángulos de visión, lo que utilizan para enviar señales de advertencia o buscar pareja. Esto se atribuye a las diversas capas que componen sus alas, con las que logran controlar la luz deseada y no deseada. Es algo que puede imitarse de manera artificial, como demuestra la pintura que aísla tu casa hasta 15 grados.
Para poder replicar ese mismo efecto en el laboratorio, los científicos de la Universidad de Shenzhen y de la Universidad Jiao Tong recurrieron a la estructura a nanoescala para elaborar una fina película con propiedades similares a las de las alas de las mariposas Morphos. Así, alternaron capas de dióxido de titanio y dióxido de aluminio, sobre una capa más gruesa de vidrio esmerilado rugoso, que tiene una textura desordenada para dispersar la luz. Para completar la fina lámina incluyeron una capa inferior de plata pura en forma de reflector.
Películas multicapa
Para obtener colores como el azul o el amarillo, incluso una película incolora, los responsables de la investigación modificaron las propiedades específicas de las capas, para que siguieran reflejando el 100% de la luz y no absorbieran calor. Pero todavía quedaba probar su eficacia y su utilidad en el mundo real. Para ello, los investigadores llevaron exhaustivas pruebas con películas de distintas tonalidades aplicadas en edificios, coches, teléfonos móviles e incluso ropa, con el objetivo de comprobar las diferencias en la temperatura.
Esta fase de pruebas les sirvió para comprobar que las finas láminas de distintos colores estaban más frías que las superficies que cubrían, con resultados sorprendentes dependiendo del calor recibido: más de 15 ºC en invierno y hasta 35 ºC en verano. De momento, eso implica que el objeto o el edificio cubierto con una de estas capas consigue rebajar entre 2 y 3 grados la temperatura ambiente, pero ya tienen previsto mejorar esos resultados.
El equipo planea cambiar la capa de plata por una de aluminio, lo que no sólo haría el material más barato y fácil de fabricar, sino que puede optimizar el efecto refrigerante. Eso, unido a una multicapa dieléctrica para la gestión térmica, permitiría obtener una temperatura de enfriamiento por debajo de la temperatura ambiente de más de 10 °C, siempre que se mantengan unas condiciones atmosféricas favorables.
"Gracias a la estructura en capas que hemos desarrollado, hemos podido ampliar el método de refrigeración pasiva de los objetos incoloros a los de colores, conservando el rendimiento cromático", señala Wang. "En otras palabras, nuestra película azul se ve azul en una amplia gama de ángulos de visión y no se calienta porque refleja toda la luz. Además, se puede conseguir una alta saturación y brillo optimizando la estructura", concluye.
