Di Skyler Ware

Se ti sei mai bruciato le mani sul volante di un’auto, sai quanto può diventare caldo l’interno di un’auto in una giornata estiva. Ma un nuovo tessuto potrebbe un giorno aiutare le auto e altri oggetti a rimanere freschi d’estate e caldi d’inverno.

I ricercatori hanno creato un prototipo del tessuto, che funge da “mantello termico” che impedisce allo spazio sottostante di diventare troppo caldo o troppo freddo. Il mantello, descritto nel dispositivo dell’11 luglio, non richiede una fonte di alimentazione esterna, che potrebbe ridurre il consumo di energia associato al riscaldamento e al raffreddamento (SN: 28/9/18).

A livello globale, il riscaldamento e il raffreddamento rappresentano il 38% del consumo energetico negli edifici e il 12% del consumo totale di energia. Materiali come questo mantello termico potrebbero aiutarci a mantenerci a nostro agio durante le ondate di calore, riducendo al contempo le emissioni di anidride carbonica associate all’elettricità utilizzata nel controllo della temperatura, afferma Aaswath Raman, fisico applicato all’UCLA che non è stato coinvolto nello studio.

Nel nuovo studio, Kehang Cui, ingegnere dell’Università Jiao Tong di Shanghai, e colleghi hanno costruito il mantello utilizzando due strati. Lo strato esterno è costituito da fibre di silice bianca che riflettono la luce visibile, rivestite con nitruro di boro esagonale, un materiale ceramico che riflette la luce ultravioletta e aiuta a dissipare il calore. Insieme, le fibre di silice e il nitruro di boro riflettono il 96% della luce solare che colpisce il tessuto. Allo stesso tempo, lo strato esterno assorbe il calore dall’area circostante ed emette quell’energia sotto forma di luce infrarossa, che abbassa anche la temperatura sotto il mantello attraverso un processo chiamato raffreddamento radiativo.

Sebbene lo strato esterno mantenga lo spazio sotto il mantello più fresco più a lungo di un’area scoperta, lo spazio ammantato, si riscalda lentamente durante il giorno. Lo strato interno, realizzato in foglio di alluminio, mantiene lo spazio caldo di notte intrappolando parte di quel calore all’interno, in modo simile a una coperta isolante di sopravvivenza.

I ricercatori hanno testato la durata del materiale del mantello in diverse condizioni estreme. Hanno cotto il tessuto a 800° Celsius, abbastanza caldo da sciogliere il sale da cucina. Lo hanno anche esposto al freddo estremo immergendolo nell’azoto liquido, lo hanno sottoposto alla stessa quantità di vibrazioni di un lancio di razzo, lo hanno cosparso di acido e lo hanno fatto esplodere con il fuoco di una torcia a butano, il tutto praticamente senza modifiche alla struttura o alle prestazioni del materiale. Questa estrema durata potrebbe prestarsi all’uso in veicoli spaziali o ambienti extraterrestri, afferma il team.

Per vedere il tessuto in azione, Cui e colleghi hanno costruito un prototipo di mantello a grandezza naturale e lo hanno testato su un’auto elettrica. In una giornata estiva a Shanghai, il mantello manteneva l’auto a circa 23 ° C, fino a 8 gradi C in meno rispetto alla temperatura esterna e 28 gradi C in meno rispetto all’interno di un’auto senza mantello. Il mantello manteneva anche l’auto circa 5 gradi C più calda dell’aria esterna in una notte d’inverno.

Il mantello “mostra sicuramente la capacità di risparmiare energia, ma il prossimo passo è che vogliamo dimostrarlo in test sul campo su larga scala [come i tetti] per vedere l’impatto sulla nostra vita quotidiana”, afferma Cui.

Citazioni

H. Qiao et al. Mantello termico Janus scalabile e durevole per una regolazione termica passiva per tutte le stagioni. Dispositivo. Vol. 1, 11 luglio 2023, p. 100008. DOI: 10.1016/j.device.2023.100008.

M. Gonzalez-Torres et al. Una rassegna sulle informazioni energetiche degli edifici: tendenze, usi finali, combustibili e driver. Rapporti sull’energia. Vol. 8, novembre 2022, p. 626. DOI: 10.1016/j.egyr.2021.11.280.