Refrigeração biomimética
Um material flexível inspirado na carapaça de um besouro conseguiu reduzir a temperatura de um objeto em até 5 ºC – sem gastar energia.
A técnica de esfriamento passivo foi inspirada no besouro Neocerambyx gigas, encontrado nas encostas dos vulcões ativos, particularmente nas ilhas de Java e Sumatra, na Indonésia.
Nesses ambientes extremos, as temperaturas costumam atingir 40 °C facilmente, enquanto as temperaturas do solo podem passar dos 70 °C. Quando fica muito quente, os besouros param de se mover e procurar comida para ajudar a reduzir a absorção e liberar o excesso de calor.
Haiwen Zhang e colegas da China, EUA e Suécia estudaram detidamente as microestruturas na carapaça do besouro que aumentam a refletância da luz para ajudar o animal a regular a própria temperatura. As análises mostraram que as microestruturas são particularmente eficazes em refletir a luz nos espectros visível e infravermelho próximo.
A equipe então usou o besouro como modelo para sintetizar algumas versões de materiais que pudessem agir como refrigeradores passivos.
Eles desenvolveram um filme de polímero com ondulações superficiais triangulares para imitar as propriedades refletivas das asas frontais e incorporaram partículas esféricas de cerâmica para imitar estruturas mais salientes que o animal apresenta.
A cerâmica de óxido de alumínio mostrou-se ideal porque apresenta um forte efeito de dispersão da luz e uma absorção desprezível da faixa da luz visível até o infravermelho próximo, portanto gerando muito pouco calor sob a luz solar direta. Os experimentos mostraram que as estruturas piramidais na superfície do filme produziam a maior refletância, em comparação com cones e prismas.
Resfriando celulares e carros
O filme final tem 500 micrômetros de espessura, embebido com partículas de óxido de alumínio de 2 micrômetros, distribuídas aleatoriamente, e coberto por uma matriz de pirâmides de 8 micrômetros de largura e 5,7 micrômetros de altura.
O material apresenta uma refletância de cerca de 95% e testes do mundo real destacaram sua capacidade de resfriamento. Uma capa de celular feita com o material, por exemplo, reduziu a temperatura do aparelho em até 4,5 °C, em comparação com a mesma capa sem o revestimento.
E, em um dia ensolarado, folhas do material no capô de um carro reduziram a temperatura da superfície em uma média de 4 °C e um máximo de mais de 7 °C, em comparação com pedaços de papel branco de tamanho e espessura semelhantes.
Os pesquisadores afirmam que isso demonstra que o filme flexível biomimético é um material de resfriamento passivo promissor para dispositivos eletrônicos, veículos e mesmo edifícios inteiros.
O próximo passo será desenvolver uma técnica para fabricar o material em larga escala.
