Vencer o calor: Estas plantas

Jennifer Ouellette - 30 de maio de 2023 21h58 UTC

O verão está quase chegando, trazendo temperaturas mais altas e levando muitos de nós a ligar o ar-condicionado em dias particularmente quentes. A desvantagem do A/C é que as unidades consomem energia e podem emitir gases de efeito estufa, contribuindo ainda mais para o aquecimento global. Portanto, há um grande interesse em encontrar alternativas ecologicamente corretas. Cientistas da Universidade de Cambridge desenvolveram um novo filme inovador à base de plantas que fica mais frio quando exposto à luz solar, tornando-o ideal para resfriar prédios ou carros no futuro sem precisar de nenhuma fonte de energia externa. Eles descreveram seu trabalho em uma reunião recente da American Chemical Society.

O termo técnico para essa abordagem é resfriamento radiativo passivo durante o dia (PDRC), assim chamado porque não requer uma injeção de energia no sistema para dispersar o calor. A superfície emite o seu próprio calor para o espaço sem ser absorvida pelo ar ou pela atmosfera, tornando-se vários graus mais fria que o ar circundante sem necessidade de energia elétrica.

"Sabemos que há transferência térmica espontânea entre objetos com temperaturas diferentes", disse Qingchen Shen em entrevista coletiva durante a reunião. Sua tecnologia de resfriamento explora essa transferência térmica, com uma torção. A maioria dos materiais PDRC (tintas, filmes e assim por diante) é branca ou tem acabamento espelhado, para obter uma reflexão de luz solar de banda larga. Pigmentos ou corantes interferem nisso, pois absorvem comprimentos de onda específicos da luz e refletem apenas certas cores, transformando assim a energia da luz em calor. Os filmes criados por Shen et al. são coloridas, mas é uma cor estrutural na forma de nanocristais, não devido à adição de pigmentos ou corantes. Assim, a cor pode ser adicionada sem sacrificar a eficiência do resfriamento passivo.

Como relatado anteriormente, as cores iridescentes brilhantes em asas de borboleta, bolhas de sabão ou conchas de besouros, por exemplo, não vêm de nenhuma molécula de pigmento, mas de como as asas são estruturadas – um exemplo natural do que os físicos chamam de cristais fotônicos. Na natureza, as escamas de quitina (um polissacarídeo comum aos insetos) são dispostas como telhas. Essencialmente, eles formam uma grade de difração, exceto que os cristais fotônicos produzem apenas cores específicas, ou comprimentos de onda, de luz, enquanto uma grade de difração produzirá todo o espectro, como um prisma. Também conhecidos como materiais de gap fotônico, os cristais fotônicos são "ajustáveis", o que significa que eles são precisamente ordenados para bloquear certos comprimentos de onda da luz enquanto permitem a passagem de outros. Altere a estrutura alterando o tamanho dos ladrilhos e os cristais se tornam sensíveis a um comprimento de onda diferente.

Os cientistas podem fazer seus próprios materiais coloridos estruturais no laboratório, mas pode ser um desafio ampliar o processo para aplicações comerciais sem sacrificar a precisão óptica. Portanto, criar cores estruturais como as encontradas na natureza é uma área ativa de pesquisa de materiais.

Por exemplo, no ano passado, cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts adaptaram uma técnica de fotografia holográfica do século 19 inventada pelo físico Gabriel Lippmann para desenvolver filmes semelhantes a camaleões que mudam de cor quando esticados. Os filmes seriam ideais para fazer curativos que mudam de cor em resposta à pressão, permitindo que os profissionais médicos saibam se estão enrolando uma ferida com muita força - um fator importante no tratamento de condições como úlceras venosas, úlceras de pressão, linfedema e cicatrizes. As crianças adorariam usar bandagens que mudam de cor, o que é uma vantagem para os pediatras. E ser capaz de fazer grandes folhas do material abre aplicações em vestuário e roupas esportivas.

Um bom material PDRC deve permanecer mais frio do que o ar ao seu redor durante o dia, o que significa que ele deve refletir muita luz solar sem absorvê-la. Shen e seus colegas decidiram trabalhar com materiais à base de plantas para seus filmes iridescentes de resfriamento passivo, especificamente celulose. "A celulose é o polímero mais abundante na natureza", disse Shen sobre a escolha do material. "Você encontra facilmente a celulose na madeira ou no algodão. Por ser um material natural, a celulose é sustentável e biocompatível. E quase não absorve energia solar e tem uma emissividade térmica muito alta na faixa do infravermelho. Essas propriedades são fundamentais para alcançar resfriamento radiativo."