Il rivestimento potrebbe regolare la temperatura dell'edificio solidificandosi e liquefandosi

Nel tentativo di trovare un modo efficiente per mantenere gli edifici più freschi nella stagione calda e più caldi nei mesi più freddi, i ricercatori della Pritzker School of Molecular Engineering (PME) dell'Università di Chicago hanno sviluppato un materiale mutaforma che trattiene le particelle di rame in un liquido o forma solida. Sebbene il materiale utilizzi una corrente elettrica molto bassa per passare da uno stato all'altro, si tratta di una frazione dell'energia che può risparmiare attraverso il riscaldamento e il raffreddamento passivi.

Il materiale non infiammabile è costituito da più strati tra cui una pellicola di poliuretano, un foglio di grafene e una griglia dorata. Ma la vera azione avviene grazie ad un elettrolita acquoso e particelle di rame.

Quando il materiale è in modalità riscaldamento, le particelle di rame si depositano sulla pellicola, formando uno strato solido che assorbe perfettamente il calore solare. Dopo che una bassa corrente elettrica viene fatta passare attraverso il materiale, le particelle si disperdono nell'elettrolita e il materiale entra nella modalità di raffreddamento, dove la calda energia infrarossa del sole viene riflessa anziché assorbita. Nella ricerca, il materiale è stato scambiato con successo avanti e indietro per 1.800 cicli.

"Abbiamo essenzialmente trovato un modo a basso consumo energetico per trattare un edificio come una persona; aggiungi uno strato quando fa freddo e togli uno strato quando fa caldo", ha detto il ricercatore capo Asst. Prof. Po-Chun Hsu. "Questo tipo di materiale intelligente ci consente di mantenere la temperatura in un edificio senza enormi quantità di energia."

Infatti, i ricercatori hanno scoperto che quando il materiale è nella configurazione della modalità di riscaldamento solido, può trattenere il 93% dell’energia infrarossa con cui entra in contatto. Nella modalità di raffreddamento a liquido può riflettere fino al 92% di questa energia. Anche considerando la piccola corrente elettrica necessaria per attivare il turno, ciò si traduce in un risparmio fino all’8,4% dei costi HVAC dell’edificio, affermano i ricercatori.

"Una volta che si passa da uno stato all'altro, non è necessario applicare ulteriore energia per rimanere in nessuno dei due", ha detto Hsu. "Quindi, per gli edifici in cui non è necessario passare da uno stato all'altro molto frequentemente, si utilizza una quantità di elettricità davvero trascurabile."

Inoltre, il materiale può essere programmato per cambiare a qualsiasi temperatura richiesta, in modo che possa essere sintonizzato per funzionare in modo diverso in climi diversi.

Inoltre, poiché il materiale è trasparente quando è in modalità di raffreddamento, oltre a fornire vantaggi di regolazione della temperatura, può anche fornire un interessante elemento di design, poiché avrebbe un aspetto ramato in modalità solida di mantenimento del calore, ma potrebbe mostrare qualsiasi pigmento applicato su uno strato inferiore in modalità di raffreddamento trasparente.

I materiali che cambiano colore in questo modo in risposta a una corrente elettrica sono noti come elettrocromici e abbiamo visto un materiale molto simile sviluppato due anni fa dagli scienziati della Duke University della Carolina del Nord. Abbiamo anche visto materiali di questo tipo sviluppati per essere utilizzati nelle pellicole per vetri e negli occhiali da sole.

A partire da ora, i ricercatori hanno creato pezzi di materiale che misurano circa 6 cm (circa 2,4 pollici) di diametro ma, dicono, potrebbe essere possibile creare una copertura utilizzandolo in una configurazione simile a una scandola. I prossimi passi saranno lo studio dei modi in cui fabbricare il materiale e il modo in cui l'utilizzo del materiale tra lo stato liquido e quello solido potrebbe essere utile anche in termini di controllo termico passivo.

La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Nature Sustainability.

Fonte: Università di Chicago