Un equipo del Instituto de Micro y Nanotecnología, centro del CSIC ubicado en Tres Cantos, ha presentado un material capaz de bajar la temperatura de una superficie expuesta al sol sin recurrir a compresores, ventiladores ni corriente eléctrica. El hallazgo se apoya en el enfriamiento radiativo diurno, una técnica que aprovecha una ventana del espectro infrarrojo por la que el calor terrestre escapa directamente hacia el espacio exterior. El grupo de investigación FINDER ha construido un polímero nanoestructurado que explota esa ventana con una eficacia inusual, y los primeros ensayos al aire libre confirman que la teoría funciona fuera del laboratorio. El trabajo, publicado en la revista Nanophotonics, llega en un momento en que el gasto energético dedicado a la climatización crece sin freno en buena parte del planeta. La propuesta no sustituye al aire acondicionado en todos los escenarios, pero abre una vía de enfriamiento pasivo aplicable a fachadas, vehículos y dispositivos electrónicos.

El principio físico detrás del enfriamiento pasivo

La atmósfera terrestre no es opaca a todas las longitudes de onda del infrarrojo. Existe una banda, situada entre 8 y 13 micrómetros, que atraviesa el aire prácticamente sin obstáculos y se pierde en el espacio profundo, cuya temperatura ronda los 3 kelvin. Cualquier material que emita con fuerza dentro de esa franja, y que además refleje la radiación solar en vez de absorberla, puede acabar más frío que el aire que lo rodea sin necesidad de ningún aporte energético externo. Esta idea, conocida en la literatura científica como enfriamiento radiativo diurno pasivo, fue demostrada de forma práctica por primera vez por un equipo de la Universidad de Stanford en 2014, con un dispositivo fotónico multicapa que logró enfriarse por debajo de la temperatura ambiente bajo sol directo, tal y como recoge el estudio publicado en Nature. Desde entonces, decenas de grupos han buscado materiales más baratos y fáciles de fabricar que reproduzcan ese efecto a escala industrial, y el trabajo del CSIC se suma a esa carrera con una estrategia centrada en polímeros nanoestructurados.

PVDF: el polímero elegido y por qué funciona

El equipo, liderado por la investigadora Cristina Vicente dentro del proyecto COOLed, ha trabajado con fluoruro de polivinilideno, conocido por sus siglas PVDF. Se trata de un polímero ya empleado en otros sectores por su capacidad de emitir calor en el infrarrojo, pero que además reúne otras cualidades poco frecuentes en un mismo material: resiste bien la radiación ultravioleta, repele el agua gracias a su carácter hidrófobo y mantiene un comportamiento estable tras periodos prolongados a la intemperie. Esa combinación lo convierte en un candidato sólido para recubrimientos que deben sobrevivir años expuestos al sol y a la lluvia sin perder eficacia. La innovación real, sin embargo, no reside únicamente en la química del polímero, sino en cómo los investigadores lo han moldeado a escala nanométrica, ya que el rendimiento óptico de estos refrigeradores radiativos depende de forma directa del diseño geométrico interno de la estructura.

Nanoestructuras 3D fabricadas con moldes de aluminio

Para dar forma al material, el equipo infiltró el PVDF fundido en plantillas nanoporosas de óxido de aluminio anodizado, un proceso que permite construir estructuras tridimensionales con un control muy preciso del tamaño y la disposición de los poros. Tras la infiltración, aplicaron distintos métodos de enfriamiento posteriores —natural, rápido y ultrarrápido— para modificar la fase cristalina del polímero y, con ella, su respuesta óptica. La versión tratada con enfriamiento ultrarrápido, sometida además a un tratamiento con luz ultravioleta que blanquea la superficie por fotooxidación, resultó ser la más eficiente de todas las variantes probadas. Según los datos del estudio, esa muestra optimizada refleja de media un 82,4% de la radiación solar incidente y emite un 96,7% del calor precisamente dentro de la ventana infrarroja de 8 a 13 micrómetros, la banda que permite escapar hacia el espacio. Sobre el papel, esas cifras se traducen en una densidad de potencia de enfriamiento de 182,3 vatios por metro cuadrado bajo una irradiancia solar de referencia de 1.000 W/m².

La prueba sobre el tejado de Tres Cantos

Los números de laboratorio son prometedores, pero el equipo quiso comprobar si se sostenían bajo condiciones reales. Durante el verano pasado instalaron muestras del material en el tejado del centro de Tres Cantos, en Madrid, y las expusieron a jornadas de sol intenso, con una irradiancia solar máxima registrada de 962 W/m², un valor muy próximo al de referencia teórica. En los días más calurosos, secos y despejados, la superficie tratada con PVDF se mantuvo hasta 12,9 grados centígrados más fría que una muestra idéntica sin recubrimiento. Ese resultado confirma que el comportamiento observado en el laboratorio se traslada, con pocas pérdidas, a un entorno exterior sujeto a viento, humedad variable y nubosidad parcial. Los propios autores destacan además que las nanoestructuras conservaron su flexibilidad mecánica tras los ensayos al aire libre, sin mostrar grietas ni signos de fragilización, un detalle relevante de cara a una futura aplicación en superficies curvas o sometidas a vibración.

De la fachada al vehículo: posibles aplicaciones

Los investigadores insisten en que la tecnología todavía está en fase de desarrollo, pero subrayan que el proceso de fabricación es relativamente económico y compatible con procesos industriales ya existentes, lo que facilita un eventual salto de escala. Entre los usos que barajan figuran los recubrimientos para fachadas y tejados de edificios, capaces de reducir la carga térmica que llega al interior antes de que el aire acondicionado tenga que entrar en acción. También mencionan la posibilidad de aplicarlo sobre carrocerías de vehículos, donde el calor acumulado por radiación solar afecta tanto al confort como al consumo energético de los sistemas de climatización, y sobre dispositivos electrónicos que necesitan disipar calor sin añadir componentes activos. El contexto energético refuerza el interés de la propuesta: la refrigeración representa ya cerca del 20% del consumo eléctrico mundial, una cifra que ha ido creciendo con fuerza en los últimos años a medida que las olas de calor se intensifican, según recoge un reportaje de Euronews sobre el aumento del gasto energético en climatización en Europa.

Un campo de investigación en plena expansión

El trabajo del IMN-CNM no surge de la nada. El enfriamiento radiativo diurno pasivo se ha convertido en los últimos años en un área de investigación muy activa dentro de la fotónica aplicada, con grupos de todo el mundo probando desde pinturas con microesferas hasta metamateriales multicapa. La revisión técnica publicada en Nanophotonics sobre los fundamentos físicos y las estrategias de diseño de estos sistemas recoge buena parte de ese recorrido y sitúa el trabajo de fabricación con PVDF y moldes de aluminio anodizado como una alternativa de bajo coste frente a estructuras fotónicas más complejas y caras de producir. La ventaja de partir de un polímero ampliamente disponible, en lugar de estructuras multicapa fabricadas mediante procesos de vacío, es precisamente esa: abarata la producción sin sacrificar de forma drástica el rendimiento óptico.

Reflexiones finales

El resultado de Tres Cantos no convierte de la noche a la mañana este material en un sustituto universal del aire acondicionado, y los propios investigadores son los primeros en señalar que queda trabajo por delante antes de una aplicación comercial a gran escala. Pero demuestra algo relevante: es posible bajar de forma apreciable la temperatura de una superficie expuesta al sol usando solo física atmosférica y un diseño nanométrico bien calculado, sin enchufar nada. En un escenario de veranos cada vez más largos y calurosos, y con la factura eléctrica de la refrigeración en aumento constante, ese tipo de soluciones pasivas gana peso como complemento razonable a los sistemas activos que ya conocemos.

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