Enfriador radiativo de bricolaje desarrollado para servir como

El diseño del enfriador hágalo usted mismo utiliza cinta Scotch® y papel de aluminio para enfriar sin usar electricidad ni refrigerantes

SPIE--Sociedad Internacional de Óptica y Fotónica

imagen: Los científicos han diseñado un enfriador de cero carbono y cero energía que utiliza los artículos domésticos más comunes: cinta adhesiva.ver más

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

El término "efecto invernadero" se convirtió en parte del léxico público hace décadas, gracias al discurso en curso sobre el cambio climático. Un fenómeno natural, el efecto invernadero describe cómo el calor del sol, en forma de radiación, es atrapado por los gases en la atmósfera terrestre. Pero todavía se pierde una gran cantidad de radiación en el espacio exterior, porque los gases atmosféricos absorben mal estas longitudes de onda. Estas longitudes de onda constituyen radiación infrarroja de longitud de onda larga (LWIR).

La explotación de este fenómeno natural para enfriar objetos se conoce como enfriamiento radiativo pasivo. En pocas palabras, el enfriamiento radiativo pasivo consiste en colocar un objeto bajo el cielo para bajar su temperatura. Se han desarrollado varios materiales, como pinturas y polímeros, para garantizar un mejor enfriamiento radiativo, pero estos son difíciles de fabricar y tienen un rendimiento variable.

Sin embargo, en un estudio reciente publicado en el Journal of Photonics for Energy (JPE), científicos de la Escuela de Ingeniería Samueli de la UCLA desarrollaron un enfriador radiativo de bricolaje (coloquialmente, bricolaje) hecho de materiales domésticos como cinta adhesiva y papel de aluminio. . El dispositivo se propone como estándar de investigación. "Nuestro dispositivo no solo es flexible, robusto, escalable y de bajo costo, sino que también se crea utilizando materiales disponibles comercialmente. Esto lo hace atractivo como un estándar conveniente y reproducible que posee una emitancia selectiva para medir otros dispositivos y materiales". dice Aaswath P. Raman, autor correspondiente de este estudio.

Tanto el adhesivo como la película de plástico utilizados en la cinta Scotch® tienen enlaces químicos que pueden absorber e irradiar calor en longitudes de onda LWIR, lo que los convierte en opciones atractivas para los enfriadores radiativos pasivos. El equipo de investigación creó un diseño que consta de dos capas de cinta sobre papel de aluminio. Luego tomaron medidas ópticas del enfriador y descubrieron que el diseño tenía una emitancia infrarroja moderadamente selectiva. "Selectividad" aquí se refiere a la proporción de calor perdido a través de la radiación LWIR dentro de una ventana atmosférica primaria, en comparación con la radiación en todas las longitudes de onda. También probaron un diseño alternativo utilizando plata recubierta por pulverización porque absorbe menos radiación solar que el papel de aluminio.

Descubrieron que, por la noche, el diseño de aluminio podía lograr una caída de temperatura de 7 °C por debajo de la temperatura ambiente. También vieron que el diseño plateado con recubrimiento por pulverización catódica podía lograr una caída de temperatura de 2 a 3 °C durante el día. Finalmente, probaron el primer diseño con un escudo de convección de polietileno (una capa adicional para reducir la absorción de calor) y descubrieron que podían lograr una caída de temperatura de hasta 11 °C. "La gran caída de temperatura que logramos se puede utilizar para generar electricidad a través de procesos termoeléctricos", explica Jyotirmoy Mandal, el otro autor correspondiente.

Quizás la parte más significativa del estudio es su reproducibilidad. La amplia disponibilidad y consistencia en la producción de la cinta Scotch de 3M la convierten en un estándar confiable para los refrigeradores térmicos. El papel de aluminio también está fácilmente disponible con propiedades relativamente constantes en todas las marcas. Estos factores contribuyen al argumento a favor del uso del diseño de lámina y cinta Scotch como referencia estándar para todos los diseños futuros de enfriadores térmicos. Tampoco hay límites claros en este momento para clasificar la selectividad de un emisor térmico. Este diseño podría servir como tal umbral.

El editor asociado de JPE, Peter Bermel, señala: "Este trabajo presenta una forma potencialmente impactante de 'democratizar' el enfriamiento radiativo para una amplia gama de aplicaciones de bajo costo en entornos de investigación". Para fomentar su adopción como estándar, el equipo de investigación ha puesto a disposición del público en línea los datos de sus extensos experimentos sobre el rendimiento óptico del diseño.

Lea el artículo de acceso abierto de Xin Huang, Jyotirmoy Mandal y Aaswath P. Raman, "Enfriador radiativo hágalo usted mismo como estándar de enfriamiento radiativo y componente de enfriamiento para el diseño de dispositivos", J. Photon. Energía12 (1), 012112 (2021), doi 10.1117/1.JPE.12.012112. El artículo es parte de la serie especial de JPE sobre enfriamiento radiativo, editado por invitados por Aaswath P. Raman (Universidad de California, Los Ángeles), Xiaobo Yin (Universidad de Colorado, Boulder) y Peter Bermel (Universidad de Purdue).

Revista de Fotónica para la Energía

10.1117/1.JPE.12.012112

Estudio experimental

Enfriador radiativo de bricolaje como estándar de enfriamiento radiativo y componente de enfriamiento para el diseño de dispositivos

Descargo de responsabilidad: AAAS y Eurek Alert! no son responsables de la precisión de los comunicados de prensa publicados en EurekAlert! por instituciones contribuyentes o para el uso de cualquier información a través del sistema EurekAlert.