Nuova ceramica raffredda passivamente le pareti

I ricercatori hanno scoperto un nuovo materiale cermico per il raffreddamento radiativo passivo (PRC) progettato per aumentare l’efficienza energetica nell’industria edilizia, offrendo uno strumento promettente nella lotta al riscaldamento globale.  Il nuovo materiale è stato pubblicato sulla rivista Science.

I ricercatori della City University di Hong Kong (CityU) hanno creato un nuovo materiale chiamato ceramica di raffreddamento.

Secondo il comunicato ufficiale, il materiale di nuova concezione ha mostrato “proprietà ottiche ad alte prestazioni per la generazione di raffreddamento senza energia esterna e senza refrigeranti”. Si tratta, per riassumere, di una ceramica estremamente riflettente basata sull’utilizzo di materiali poco costosi, ma dalle caratteristiche di robustezza particolari. 

“La nostra ceramica refrigerante raggiunge proprietà ottiche avanzate e ha una robusta applicabilità. Il colore, la resistenza agli agenti atmosferici, la robustezza meccanica e la capacità di ridurre l’effetto Leidenfrost – un fenomeno che impedisce il trasferimento di calore e rende inefficace il raffreddamento dei liquidi sulla superficie calda – sono caratteristiche fondamentali che assicurano la natura durevole e versatile della ceramica di raffreddamento”, ha dichiarato Edwin Tso Chi-yan, professore associato presso l’università e uno degli autori corrispondenti dell’articolo.

Un materiale veramente unico

Lo studio sottolinea che la forza fondamentale e l’unicità di questo materiale derivano dalla sua “struttura gerarchicamente porosa”.

Questa struttura è semplice da costruire utilizzando normali elementi inorganici come l’allumina. La procedura consiste in due fasi fondamentali: l’inversione di fase e la sinterizzazione. In particolare, questa tecnica non richiede attrezzature complesse o ingredienti costosi, rendendo la produzione su larga scala di ceramica refrigerante più pratica e realizzabile.

Inoltre, la ceramica refrigerante riduce l’assorbimento della luce solare grazie all’elevato bandgap dell’allumina.

“La ceramica di raffreddamento è realizzata in allumina, che garantisce la desiderata resistenza ai raggi UV, un problema tipico della maggior parte dei progetti di PRC a base di polimeri. Inoltre, presenta un’eccezionale resistenza al fuoco, sopportando temperature superiori a 1.000°C, che superano le capacità della maggior parte dei materiali PRC a base polimerica o metallica”, ha spiegato il professor Tso. Tutte caratteriestiche estremamente gradite a livello edilizio.

I ricercatori hanno anche aggiunto due proprietà supplementari al materiale per migliorarne l’efficienza complessiva. Il primo attributo è stato acquisito dagli insetti straordinariamente luminosi noti come coleotteri Cyphochilus, mentre il secondo si basa sulla diffusione Mie, un fenomeno in cui le particelle diffondono la luce.

La ceramica refrigerante è stata in grado di diffondere praticamente tutte le lunghezze d’onda della luce solare replicando la luminosità naturale di questi coleotteri e ottimizzando la struttura porosa in base a questo principio di diffusione.

Il risultato è stato un’eccezionale riflettività solare del 99,6%, uno dei valori più alti mai misurati. È interessante notare che le qualità ottiche migliorate superano le capacità dei materiali ceramici attualmente disponibili sul mercato.

Inoltre, la ceramica refrigerante si comporta bene in varie condizioni atmosferiche e dimostra una stabilità chimica e una notevole resistenza meccanica, che la rendono adatta a un uso estensivo all’esterno.

“Il nostro esperimento ha dimostrato che applicando la ceramica refrigerante sul tetto di una casa si può ottenere più del 20% di elettricità per il raffreddamento degli ambienti, il che conferma il grande potenziale della ceramica refrigerante nel ridurre la dipendenza dalle tradizionali strategie di raffreddamento attivo e fornisce una soluzione sostenibile per evitare il sovraccarico della rete elettrica, le emissioni di gas serra e le isole di calore urbane”, ha dichiarato il professor Tso.

Il suo basso costo e la sua durata ne fanno un ottimo candidato per la commercializzazione in una varietà di applicazioni, soprattutto nell’edilizia, nel prossimo futuro.

Questa tecnologia rappresenta un progresso significativo nella ricerca di metodi di costruzione sostenibili e rispettosi dell’ambiente.

Con l’aumento delle temperature globali, aumenta anche la necessità di sistemi di raffreddamento, contribuendo così al cambiamento climatico. I materiali sostenibili offrono una soluzione a questa crescente esigenza senza aggravare il problema.