O segredo da tinta que reflete o calor para o espaço está na composição e na dimensão das partículas que a compõem.
Refrigeração passiva
Enquanto trabalhavam no desenvolvimento da "eletrônica do calor", ou fonônica, pesquisadores se deram conta de que seus materiais poderiam ser úteis no promissor campo da refrigeração radiativa, aquele tipo de refrigeração passiva que manda o calor para o espaço sem gastar energia.
Eles então formularam uma tinta branca que resfria a superfície onde está aplicada abaixo da temperatura ambiente - e ela faz isso mesmo sob luz solar direta.
A tinta reflete passivamente 95,5% da luz solar que atinge sua superfície de volta ao espaço sideral - ela faz isso porque reflete um comprimento de onda para o qual a atmosfera terrestre é transparente.
Embora os cientistas venham tentando desenvolver tintas de resfriamento radiativo desde a década de 1970, as que foram desenvolvidas até hoje não se mostraram capazes de refletir luz solar suficiente para funcionar como alternativas aos condicionadores de ar tradicionais.
As chamadas "tintas reflexivas de calor" atualmente no mercado podem refletir até 80% a 90% da irradiação solar, mas não conseguem atingir temperaturas abaixo da temperatura ambiente.
"Tem sido uma tarefa persistente desenvolver uma solução de resfriamento radiativo abaixo da temperatura ambiente que ofereça uma forma conveniente de tinta de camada única, de matriz de partículas e de alta confiabilidade," disse o professor Xiulin Ruan, da Universidade Purdue, nos EUA. "Isso é fundamental para a aplicação ampla do resfriamento radiativo e para aliviar o efeito do aquecimento global."
Tinta que resfria
Para desenvolver uma tinta de resfriamento radiativo promissora comercialmente, a equipe usou carbonato de cálcio como matriz de carga para a tinta, um composto abundante e mais barato do que as tradicionais partículas de dióxido de titânio, uma vez que as cargas - material de base no qual são acrescentados os pigmentos - têm grandes lacunas de banda (diferenças de energia entre a banda de elétrons de valência e a parte inferior da banda de elétrons de condução) que ajudam a minimizar a quantidade de luz ultravioleta que a tinta absorve.
A equipe também alcançou uma alta concentração de partículas - 60% -, o que aumenta a dispersão da luz solar, bem como uma ampla distribuição de tamanhos de partículas - em vez de um único tamanho de partícula - para obter um espalhamento de banda larga eficiente.
Nos testes, a amostra de tinta permaneceu 10 ºC abaixo da temperatura ambiente à noite e 1,7 ºC abaixo da temperatura ambiente com o Sol a pino - a potência de resfriamento atingiu 37 W/m2 sob luz solar direta.
A equipe espera que a tecnologia possa beneficiar uma ampla gama de indústrias, incluindo edifícios residenciais e comerciais, centrais de dados, armazéns, armazenamento de alimentos, automóveis e equipamentos elétricos externos - como a tinta não tem componentes metálicos, as empresas de telecomunicações podem usá-la para evitar o superaquecimento de equipamentos, um elemento importante na tecnologia 5G.
Antes disso, porém, há trabalho a ser feito: A equipe pretende agora realizar estudos de confiabilidade de longo prazo, para testar a resistência da tinta à exposição à luz ultravioleta, poeira, água e detergentes, além de sua capacidade de adesão, a fim de garantir sua viabilidade como um produto comercial.
Bibliografia:
Artigo: Full Daytime Sub-ambient Radiative Cooling in Commercial-like Paints with High Figure of Merit
Autores: Xiangyu Li, Joseph Peoples, Zhifeng Huang, Zixuan Zhao, Jun Qiu, Xiulin Ruan
Revista: Cell Reports Physical Science
Vol.: 1, Issue 10, 100221
DOI: 10.1016/j.xcrp.2020.100221
