I ricercatori del CSIC hanno sviluppato una nanostruttura polimerica in grado di dissipare il calore nello spazio sfruttando la radiazione solare, una tecnica che potrebbe ridurre la dipendenza dalla climatizzazione negli edifici, nei veicoli e nei dispositivi elettronici.
Un team di ricercatori dell’Institute of Micro and Nanotechnology di Madrid (IMN-CNM, CSIC) ha sviluppato un nanomateriale in grado di raffreddare le superfici esposte al sole senza spendere elettricità, un’alternativa che potrebbe alleviare la crescente bolletta energetica per la refrigerazione, già responsabile di circa il 20% del consumo globale di energia elettrica.
Il lavoro, guidato dal gruppo Functional Nanoscale Devices for Energy (FINDER) e pubblicato sulla rivista Nanophotonics, si basa sul raffreddamento radioattivo passivo diurno, una tecnica che sfrutta una peculiarità dell’atmosfera terrestre: c’è una striscia dello spettro infrarosso, tra gli 8 e i 13 micron, con cui il calore fuoriesce direttamente nello spazio senza essere intrappolati. Un materiale che emette bene in quella finestra e che riflette anche la radiazione solare può diventare più freddo dell’aria che la circonda, senza spina o compressore in mezzo.
Un polimero con proprietà eque
Gli scienziati hanno scommesso sul fluoruro di polivinilidene (PVDF), un polimero che già spiccava per la sua capacità di emettere calore nell'infrarosso. Cristina Vicente, ricercatrice presso l'IMN-CNM e leader del progetto COOLed, spiega che questo materiale "raccoglie una combinazione di proprietà" che lo rendono ideale: oltre a emettere bene il calore, resiste alle radiazioni ultraviolette, respinge l'acqua, che gli conferisce un effetto autopulente, e sopporta bene il tempo.La chiave per l'avanzamento non è tanto nel materiale quanto nel modo in cui lo hanno modellato. Il team si è infiltrato nel polimero in modelli nanoporosi di ossido di alluminio anodizzato, ottenendo strutture tridimensionali la cui geometria interna può controllare con precisione, qualcosa di decisivo perché le prestazioni ottiche di questi frigoriferi dipendono dal loro design su scala nanometrica.
I numeri supportano la promessa: la versione ottimizzata del materiale, trattata con raffreddamento ultraveloce dopo l'infiltrazione polimerica, riflette in media l'82,4% della radiazione solare ed emette il 96,7% del calore nella finestra a infrarossi da 8 a 13 micrometri, la striscia attraverso la quale quel calore fuoriesce nello spazio.
Sulla carta, tale combinazione si traduce in una capacità di raffreddamento di 182,3 watt per metro quadrato sotto un'irraggiamento solare di 1.000 W/m2. La prova sul tetto di Tres Cantos, con un'irraggianza solare massima di 962 W/m2, ha confermato quella cifra sul terreno.
Quasi 13 gradi in meno sul tetto
La teoria è stata testata la scorsa estate, con prove all'aperto sul tetto del centro a Tres Cantos, Madrid. Dopo aver sottoposto il materiale a un trattamento con luce ultravioletta che lo sbianca e migliora la sua riflettanza solare, sono arrivati i risultati: nelle giornate più calde, secche e soleggiate, la superficie trattata è stata mantenuta fino a 12,9°C più fredda di un campione non rivestito.I ricercatori stessi insistono sul fatto che la tecnologia è ancora in fase di sviluppo, ma sottolineano che il processo di produzione è relativamente economico e compatibile con i processi industriali esistenti. Che apre le porte ad applicazioni che vanno dalle facciate e tetti degli edifici ai dispositivi elettronici, ai veicoli o anche ai sistemi di raffreddamento personali, tutti con lo stesso obiettivo: ridurre la dipendenza dall'aria condizionata e le emissioni che trascina con essa.
Articolo tradotto dallo spagnolo. Fonte originale.
