Si alguna vez se ha quemado las manos con el volante de un automóvil, sabe lo caliente que puede llegar a estar el interior de un automóvil en un día de verano. Pero un nuevo tejido algún día podría ayudar a que los autos y otros objetos se mantengan frescos en el verano y cálidos en el invierno.

Los investigadores crearon un prototipo de la tela, que actúa como una "capa térmica" que evita que el espacio debajo se caliente o se enfríe demasiado. La capa, descrita en el Dispositivo del 11 de julio , no requiere una fuente de alimentación externa, lo que podría reducir el consumo de energía asociado con la calefacción y la refrigeración (SN: 28/9/18) .

A nivel mundial, la calefacción y la refrigeración representan el 38 % del uso de energía en los edificios y el 12 % del consumo total de energía. Materiales como esta capa térmica podrían ayudarnos a mantenernos cómodos durante las olas de calor al tiempo que reducen las emisiones de dióxido de carbono asociadas con la electricidad utilizada en el control de la temperatura, dice Aaswath Raman, físico aplicado de la UCLA que no participó en el estudio.

En el nuevo estudio, Kehang Cui, ingeniero de la Universidad Jiao Tong de Shanghai, y sus colegas construyeron la capa usando dos capas. La capa exterior está hecha de fibras de sílice blancas que reflejan la luz visible, recubierta con nitruro de boro hexagonal, un material cerámico que refleja la luz ultravioleta y ayuda a disipar el calor. Juntas, las fibras de sílice y el nitruro de boro reflejan el 96 por ciento de la luz solar que incide sobre la tela. Al mismo tiempo, la capa exterior absorbe el calor del área circundante y emite esa energía en forma de luz infrarroja, lo que también reduce la temperatura debajo de la capa a través de un proceso llamado enfriamiento radiativo.

Aunque la capa exterior mantiene el espacio debajo de la capa más fresco durante más tiempo que un área descubierta, el espacio cubierto se calienta lentamente a lo largo del día. La capa interior, hecha de papel de aluminio, mantiene el espacio cálido durante la noche al atrapar parte de ese calor en el interior, de forma similar a una manta de supervivencia aislante.

Los investigadores probaron la durabilidad del material de la capa en varias condiciones extremas. Hornearon la tela a 800 ° Celsius, lo suficientemente caliente como para derretir la sal de mesa. También lo expusieron a un frío extremo sumergiéndolo en nitrógeno líquido, lo sometieron a la misma cantidad de vibraciones que el lanzamiento de un cohete, lo rociaron con ácido y lo bombardearon con fuego de un soplete de butano, todo prácticamente sin cambios en la estructura del material. o rendimiento. Esta durabilidad extrema podría prestarse para su uso en naves espaciales o entornos extraterrestres, dice el equipo.

Para ver la tela en acción, Cui y sus colegas construyeron un prototipo de capa de tamaño completo y lo probaron en un automóvil eléctrico. En un día de verano en Shanghái, la capa mantuvo el automóvil a unos 23 °C, hasta 8 °C por debajo de la temperatura exterior y 28 °C por debajo de la temperatura interior de un automóvil sin protección. La capa también mantuvo el auto unos 5 grados C más caliente que el aire exterior en una noche de invierno.

La capa “definitivamente muestra la capacidad de ahorrar energía, pero el próximo paso es que queremos demostrarlo en pruebas de campo a mayor escala [como en los techos] para ver el impacto en nuestra vida diaria”, dice Cui.

CITAS

H.Qiao et al. Manto térmico Janus escalable y duradero para regulación térmica pasiva durante todo el año. Dispositivo _ vol. 1, 11 de julio de 2023, pág. 100008. doi: 10.1016/j.dispositivo.2023.100008.

M. González-Torres et al. Una revisión de la información energética de los edificios: tendencias, usos finales, combustibles e impulsores. Informes Energéticos. vol. 8, noviembre de 2022, pág. 626. doi: 10.1016/j.egyr.2021.11.280.

Acerca de Skyler Ware

Skyler Ware es la becaria de medios masivos AAAS 2023 con Science News. Ella es un Ph.D. de quinto año. estudiante en Caltech, donde estudia reacciones químicas que usan o crean electricidad.

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