Resfriador radiativo DIY desenvolvido para servir como um

O design do refrigerador faça você mesmo usa fita Scotch® e folha de alumínio para obter resfriamento sem usar eletricidade ou refrigerantes

SPIE - Sociedade Internacional de Óptica e Fotônica

imagem: Cientistas projetaram um refrigerador de carbono zero e energia zero que usa o mais comum dos itens domésticos - fita adesiva.Veja mais

Crédito: Jyotirmoy Mandal e Aaswath P. Raman, UCLA.

O termo "efeito estufa" tornou-se parte do léxico público décadas atrás, graças ao discurso contínuo sobre as mudanças climáticas. Um fenômeno natural, o efeito estufa descreve como o calor do sol, na forma de radiação, é retido por gases na atmosfera da Terra. Mas uma grande quantidade de radiação ainda é perdida para o espaço sideral, porque esses comprimentos de onda são mal absorvidos pelos gases atmosféricos. Esses comprimentos de onda constituem radiação infravermelha de comprimento de onda longo (LWIR).

A exploração desse fenômeno natural para resfriar objetos é conhecida como resfriamento radiativo passivo. Simplificando, o resfriamento radiativo passivo envolve colocar um objeto sob o céu para diminuir sua temperatura. Vários materiais como tintas e polímeros foram desenvolvidos para garantir um melhor resfriamento radiativo, mas estes são difíceis de fabricar e têm desempenho variável.

No entanto, em um estudo recente publicado no Journal of Photonics for Energy (JPE), cientistas da Escola de Engenharia Samueli da UCLA desenvolveram um refrigerador radiativo do tipo faça você mesmo (coloquialmente, DIY) feito de materiais domésticos como fita adesiva e papel alumínio . O dispositivo é proposto como um padrão de pesquisa. "Nosso dispositivo não é apenas flexível, robusto, escalável e de baixo custo, mas também é criado com materiais disponíveis comercialmente. Isso o torna atraente como um padrão reprodutível e conveniente que possui uma emitância seletiva para medir outros dispositivos e materiais em comparação," diz Aaswath P. Raman, autor correspondente deste estudo.

Tanto o adesivo quanto o filme plástico usado na fita Scotch® têm ligações químicas que podem absorver e irradiar calor em comprimentos de onda LWIR, o que os torna opções atraentes para resfriadores radiativos passivos. A equipe de pesquisa criou um design que consiste em duas camadas de fita adesiva em papel alumínio. Eles então fizeram medições ópticas do cooler e descobriram que o design tinha emitância infravermelha moderadamente seletiva. "Seletividade" aqui se refere à proporção de calor perdido através da radiação LWIR dentro de uma janela atmosférica primária, em comparação com a radiação em todos os comprimentos de onda. Eles também testaram um design alternativo usando prata revestida por pulverização catódica porque absorve menos radiação solar do que a folha de alumínio.

Eles descobriram que, à noite, o design de alumínio poderia atingir uma queda de temperatura de 7°C abaixo da temperatura ambiente. Eles também viram que o design prateado revestido por pulverização poderia atingir uma queda de temperatura de 2 a 3°C durante o dia. Por fim, eles testaram o primeiro projeto com um escudo de convecção de polietileno (uma camada adicional para reduzir a absorção de calor) e descobriram que podiam atingir uma queda de temperatura de até 11°C. "A grande queda de temperatura que alcançamos pode ser usada para gerar eletricidade por meio de processos termoelétricos", explica Jyotirmoy Mandal, o outro autor correspondente.

Talvez a parte mais significativa do estudo seja sua reprodutibilidade. A ampla disponibilidade e consistência de produção da fita adesiva 3M a tornam um padrão confiável para resfriadores térmicos. A folha de alumínio também está prontamente disponível com propriedades relativamente constantes entre as marcas. Esses fatores contribuem para o argumento a favor do uso da fita adesiva e do design da folha como referência padrão para todos os designs futuros de resfriadores térmicos. Também não há limites claros agora para classificar a seletividade de um emissor térmico. Esse design pode servir como um limite.

O editor associado do JPE, Peter Bermel, observa: "Este trabalho apresenta uma maneira potencialmente impactante de 'democratizar' o resfriamento radiativo para uma ampla gama de aplicações de baixo custo em ambientes de pesquisa". Para incentivar sua adoção como padrão, a equipe de pesquisa disponibilizou publicamente online os dados de seus extensos experimentos sobre o desempenho óptico do design.