Físicos de la Universidad de Colorado en Boulder (EEUU) han diseñado un nuevo material para aislar ventanas que podría mejorar notablemente la eficiencia energética de edificios en todo el mundo, y funciona de forma similar a una versión de alta tecnología del plástico de burbujas. En la actualidad, el deficiente aislamiento térmico de los edificios es una de las principales fuentes de consumo de energía. Este nuevo sistema permite un verdadero aislamiento y, al mismo tiempo, conservar la transparencia del cristal.
El material en cuestión, llamado Aislante Térmico Ópticamente Transparente Mesoporoso (MOCHI), se presenta en grandes placas o láminas delgadas que se pueden aplicar al interior de cualquier ventana. Los investigadores afirman que MOCHI es duradero y casi completamente transparente. Esto significa que no obstruye la vista, a diferencia de muchos materiales aislantes disponibles actualmente en el mercado.
«Para bloquear el intercambio de calor, se puede colocar mucho aislamiento en las paredes, pero las ventanas deben ser transparentes», explicó Ivan Smalyukh, autor principal del estudio. «Encontrar aislantes transparentes es un verdadero desafío».
Reducir las fugas de frío o calor
Los edificios, desde viviendas unifamiliares hasta rascacielos de oficinas, consumen alrededor del 40% de la energía generada a nivel mundial. Además, tienen fugas, perdiendo calor hacia el exterior en días fríos y absorbiéndolo cuando la temperatura sube. Eso eleva su consumo de energía al tener que usar calefacción o refrigeración.
El nuevo material permite crear superficies aislantes pero transparentes / UC
El material MOCHI desarrollado por este grupo de investigadores, y cuyos detalles aparecen publicados en este artículo científico, es un gel de silicona con una peculiaridad: atrapa el aire a través de una red de diminutos poros, mucho más finos que el grosor de un cabello humano. Estas diminutas burbujas de aire son tan eficaces para bloquear el calor que se puede usar una lámina de MOCHI de tan solo 5 milímetros de grosor para sostener una llama en la palma de la mano.
«Al margen de la temperatura que haya en el exterior, queremos que la gente pueda disfrutar de temperaturas agradables en el interior sin tener que desperdiciar energía«, afirmó Smalyukh.
Magia de burbujas
Smalyukh explicó que el secreto de MOCHI reside en controlar con precisión esas burbujas de aire. El nuevo invento del equipo es similar a los aerogeles, un tipo de material aislante de uso generalizado en la actualidad. De hecho, la NASA utiliza aerogeles en sus exploradores de Marte para mantener calientes los dispositivos electrónicos.
Al igual que MOCHI, los aerogeles atrapan innumerables burbujas de aire. Sin embargo, estas burbujas tienden a distribuirse aleatoriamente y a menudo reflejan la luz en lugar de dejarla pasar. Como resultado, esos materiales suelen tener un aspecto turbio, por lo que a veces se les llama «humo congelado».
Algunos de los científicos que han participado en el hallazgo, con el nuevo material / UC
Para solventarlo, Smalyukh y sus colegas buscaron un método diferente que permita una mayor transparencia del aislamiento. Para crear MOCHI, el grupo mezcla un tipo especial de molécula conocida como surfactante en una solución líquida. Estas moléculas se agrupan de forma natural para formar finos filamentos en un proceso similar a cómo se separan el aceite y el vinagre en el aliño para ensaladas. A continuación, las moléculas de silicona en la misma solución comienzan a adherirse al exterior de esos filamentos.
Mediante una serie de pasos, los investigadores reemplazan los grumos de moléculas de detergente con aire, de modo que, al final, el aire constituye más del 90% del volumen del material MOCHI.
Atrapando el calor
Smalyukh explicó que el calor pasa a través de un gas en un proceso similar a una partida de billar: el calor energiza las moléculas y los átomos del gas, que luego chocan con otras moléculas y átomos, transfiriendo la energía.
Sin embargo, las burbujas del nuevo material son tan pequeñas que los gases en su interior no pueden chocar entre sí, lo que impide que el calor fluya a través de ellas.
Al mismo tiempo, el material MOCHI solo refleja alrededor del 0,2% de la luz entrante.
También pueden actuar como paneles solares
Los investigadores ven numerosos usos para este material transparente, pero aislante. De hecho, creen podrían diseñar un dispositivo que aproveche estas ventanas para captar el calor de la luz solar y convertirlo en energía barata y sostenible.
“Incluso en un día algo nublado, se podría aprovechar mucha energía y usarla para calentar el agua y el interior de los edificios”, afirmó Smalyukh.
De momento, estas ventanas están siendo fabricadas en laboratorio, no a escala comercial. Pero Smalyukh cree que el proceso de fabricación puede optimizarse de forma considerable. Los ingredientes que utiliza su equipo para fabricar MOCHI también son relativamente económicos, lo que, según el físico, es un buen augurio para convertir este material en un producto comercial.