Viene dal Colorado una delle ultime novità nel campo della scienza dei materiali. Il giornale di ricerca Science infatti riporta la notizia di un incredibile metamateriale che, quando viene applicato ad una qualunque superficie, è in grado di raffreddare l’oggetto sottostante in maniera totalmente naturale, ovvero riflettendo l’energia solare nello spazio circostante, senza quindi nessun dispendio in termini di energia e agendo come una specie di aria condizionata naturale.

Questo materiale ibrido composito è spesso solo 50 micrometri, appena più di un normale foglio di alluminio per la cucina, e viene realizzato in rotoli, il che lo rende una tecnologia potenzialmente praticabile su larga scala sia per applicazioni residenziali che commerciali.

Ma come funziona questo materiale?

Il materiale che raffredda
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Ma come fa questo materiale a raffreddare ciò che avvolge? Esso sfrutta il così detto raffreddamento radiativo passivo, processo mediante il quale gli oggetti cedono naturalmente calore sotto forma di radiazione infrarossa, senza consumare energia. La radiazione termica nelle strutture è di centrale importanza per soddisfare i requisiti di comfort e benessere, e storicamente si sono inventate tecniche costruttive e adattati materiali al clima e al luogo di costruzione. Nei climi freddi il cemento e il laterizio sono materiali che assorbono bene il calore del sole durante il giorno per rilasciarlo lentamente durante la notte, con un processo che quindi mantiene una temperatura più confortevole e che ha un importante impatto sul risparmio energetico. Nei climi più caldi però si è sempre fatto fatica nel creare materiali da costruzione in grado riflettere l’energia solare per raffrescare gli ambienti interni.  Per una struttura esposta ai raggi solari, anche una piccola quantità di energia solare direttamente assorbita è sufficiente per negare radiazione passiva. Ecco che quindi questo materiale potrebbe avere dei risvolti davvero interessanti.
La sfida più importante per i ricercatori del CU Boulder del Dipartimento di Ingegneria Meccanica dell’Università del Colorado è stata quello di creare un materiale in grado di svolgere contemporaneamente due funzioni: riflettere eventuali raggi solari in entrata nell’atmosfera pur fornendo una via di fuga per la radiazione infrarossa. Per risolvere questo problema, i ricercatori hanno incorporato in una pellicola di matrice polimerica delle microsfere di vetro infrarossi radianti. Hanno poi aggiunto uno strato di argento sottile sotto al fine di ottenere la massima riflettanza spettrale.

Durante le prove

Durante alcune prove il metamateriale ha dimostrato con successo la sua media di raffreddamento radiativo di energia superiore a 110 W/m2 per 72 ore continue, superando i 90 W/m2 sotto l’irradiazione diretta del sole di mezzogiorno. Secondo i ricercatori potrebbero bastare solamente dai 10 ai 20 metri quadrati di questo materiale sul tetto per ben raffreddare una casa unifamiliare in estate.


Il materiale che raffredda
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Oltre ad essere utile per il raffreddamento di edifici, questo nuovo materiale potrebbe fornire un mezzo eco-compatibile di raffreddamento supplementare per centrali termoelettriche, che attualmente richiedono grandi quantità di acqua e di energia elettrica per mantenere le temperature di esercizio del loro macchinari. Ma potrebbe anche essere utilizzato per contribuire a migliorare l’efficienza e la durata dei pannelli solari, poiché con la luce diretta del sole i pannelli possono surriscaldarsi a temperature che ostacolano la loro capacità di convertire i raggi solari in energia elettrica. Applicando questo materiale alla superficie di un pannello solare è possibile raffreddare il pannello e recuperare un ulteriore 2% di efficienza solare.
Gli ingegneri hanno in programma di creare un prototipo a grande scala quest’anno, ricoprendo 200 metri quadrati di una fattoria. Una scoperta davvero importante!