domingo, 3 de dezembro de 2023

CERÂMICA DE REFRIGERAÇAO

 


NO CALOR DAS CIDADES QUENTES UTILIZE
CERÂMICAS DE REFRIGERAÇÃO


A cerâmica pode ser aplicada no teto ou como revestimento externo, provendo refrigeração passiva.


CERÂMICA DE REFRIGERAÇÃO PASSIVA RESFRIA CASAS SEM GASTAR ENERGIA

Engenheiros de Hong Kong desenvolveram uma "cerâmica refrigeradora" que representa um avanço significativo para o uso prático do resfriamento radiativo passivo, ou refrigeração passiva, que manda o calor para o frio do espaço sem gastar energia.

O material, batizado de cerâmica de resfriamento, alcançou propriedades ópticas de alto desempenho ao refletir o calor em frequências para as quais a atmosfera da Terra é transparente. Isto permite baixar a temperatura de ambientes sem usar refrigerantes e sem gastar energia, o que torna o material uma alternativa promissora aos tradicionais sistemas de ar-condicionado. 

Mais do que uma demonstração de laboratório, a relação custo-benefício, durabilidade e versatilidade da cerâmica deixam-na praticamente pronta para comercialização, para uso não apenas na construção civil, mas em diversas outras aplicações.


"Nosso experimento mostrou que a aplicação da cerâmica de resfriamento no telhado de uma casa pode gerar mais de 20% de economia na eletricidade para resfriamento de ambientes, o que confirma o grande potencial da cerâmica de resfriamento na redução da dependência das pessoas das estratégias tradicionais de resfriamento ativo, e fornece uma solução sustentável para evitar a sobrecarga da rede elétrica, as emissões de gases de efeito estufa e as ilhas de calor urbanas", disse o professor Chi Yan Tso, da Universidade Cidade de Hong Kong.


Cerâmica de resfriamento passivo refrigera casas sem gastar energia. 


A cerâmica bioinspirada de alta reflexividade solar imita
a brancura do besouro Cyphochilus.


BRANCURA INSPIRADA EM BESOURO 

A extraordinária singularidade da cerâmica de resfriamento reside na sua estrutura hierarquicamente porosa inspirada na casca do escaravelho (Cyphochilus), que possui escamas brancas especialmente brilhantes que cobrem todo o seu exoesqueleto.

Essas escamas brancas são compostas de esclerotina, uma forma modificada do polímero quitina, e são mais brancas que qualquer material artificial produzido até hoje. A brancura das escamas deve-se a uma fina estrutura fotônica desordenada que reflete a luz de todos os comprimentos de onda com a mesma eficiência - ela já foi copiada em várias tecnologias bio miméticas, como em um papel super branco.

A cerâmica bio inspirada foi fabricada usando materiais acessíveis, como alumina, por meio de um processo simples de duas etapas, envolvendo inversão de fase e sinterização, tornando a fabricação escalonável e economicamente viável. 

E a cerâmica marca pontos nas duas propriedades ópticas que determinam o desempenho de resfriamento dos materiais de refrigeração passiva, tipicamente descritas em duas faixas de comprimento de onda: A faixa solar (0,25-2,5 µm) e a faixa do infravermelho médio (8-13 µm). Um resfriamento passivo eficiente requer alta reflexividade na primeira faixa, para minimizar o ganho de calor solar, e alta emissividade na segunda faixa, para maximizar a dissipação do calor radiativo.


A alumina, a matéria-prima principal da cerâmica de resfriamento, garante que ela mantenha a absorção solar no mínimo. "A cerâmica de resfriamento é feita de alumina, o que proporciona a degradação desejada da resistência aos raios UV, o que é uma preocupação típica da maioria dos projetos de resfriamento passivo radiativo à base de polímeros. Ela também apresenta excelente resistência ao fogo, ao suportar temperaturas superiores a 1.000 °C, o que supera as capacidades da maioria materiais de resfriamento passivo radiativo à base de polímero ou à base de metal," disse o professor Tso.


Além disso, ao imitar a bio-brancura do escaravelho e otimizar a estrutura porosa com base em um fenômeno conhecido como espalhamento de Mie, a cerâmica de resfriamento passivo dispersa eficientemente quase todo os comprimentos de onda da luz solar, resultando em uma reflexividade solar quase ideal de 99,6% e uma alta emissão térmica no infravermelho médio, de 96,5%. Essas propriedades ópticas superam as dos materiais de última geração.


Cerâmica de resfriamento passivo refrigera casas sem gastar energia


As peças cerâmicas são moldáveis e podem até ser coloridas se necessário.

[Imagem: City University of Hong Kong]

Efeito Leidenfrost


Além do seu excepcional desempenho óptico, durante os testes em campo a cerâmica de resfriamento apresentou excelente resistência às intempéries, estabilidade química e resistência mecânica, tornando-a pronta para aplicações externas de longo prazo.


Em temperaturas extremamente altas, a cerâmica de resfriamento apresenta superhidrofilicidade, permitindo o espalhamento imediato das gotas devido à sua estrutura porosa interligada. Esta característica superhidrofílica inibe o efeito Leidenfrost que impede a evaporação, comumente encontrado em materiais tradicionais de revestimento de edifícios, e permite um resfriamento evaporativo eficiente.

O efeito Leidenfrost é um fenômeno que ocorre quando um líquido entra em contato com uma superfície significativamente mais quente que seu ponto de ebulição. Em vez de ferver imediatamente, o líquido forma uma camada de vapor que o isola do contato direto com a superfície. Essa camada de vapor reduz a taxa de transferência de calor e torna ineficaz o resfriamento do líquido na superfície quente, fazendo com que o líquido levite e deslize pela superfície.

"A beleza da cerâmica de resfriamento é que ela atende aos requisitos tanto para resfriamento passivo radiativo de alto desempenho quanto para aplicações em ambientes da vida real," finalizou o professor Tso, acrescentando que a cerâmica também pode ser colorida usando uma camada dupla, atendendo também aos requisitos estéticos.


Bibliografia:
Artigo: Hierarchically structured passive radiative cooling ceramic with high solar reflectivity
Autores: Kaixin Lin, Siru Chen, Yijun Zeng, Tsz Chung Ho, Yihao Zhu, Xiong Wang, Fayu Liu, Baoling Huang, Christopher Yu-Hang Chao, Zuankai Wang, Chi Yan Tso
Revista: Science
Vol.: 382, Issue 6671 pp. 691-697
DOI: 10.1126/science.adi4725

FONTE:







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