Glenn J. Asakawa / Universidade do Colorado
MOCHI
O novo material, chamado MOCHI, tem um volume de mais de 90% de ar e é feito à base de um gel de silicone.
Cientistas da Universidade do Colorado desenvolveram um novo material isolante transparente que pode reduzir drasticamente a perda de calor através das janelas, um desafio antigo no design de edifícios energeticamente eficientes.
O material, denominado Isolante Térmico Mesoporoso Opticamente Transparente (MOCHI, na sigla em inglês), é composto principalmente por ar, mas continua a ser resistente, durável e quase completamente transparente.
A investigação, publicada a 11 de dezembro na revista Science, descreve um material que pode ser fabricado em folhas finas ou painéis mais espessos, concebidos para serem fixados no interior das janelas. Embora o MOCHI ainda esteja restrito à produção em laboratório e não esteja disponível comercialmente, os investigadores acreditam que tem o potencial de reduzir significativamente o consumo de energia em casas e edifícios comerciais em todo o mundo.
Os edifícios representam atualmente cerca de 40% do consumo global de energia, grande parte perdida com o aquecimento e arrefecimento. As janelas são um ponto fraco importante porque, ao contrário das paredes, têm de se manter transparentes. “Encontrar isolantes transparentes é realmente um desafio”, disse Ivan Smalyukh, autor sénior do estudo e professor de Física na CU Boulder.
O MOCHI supera este desafio combinando a transparência óptica com um forte isolamento térmico. O material baseia-se num gel de silicone preenchido com uma densa rede de poros microscópicos, cada um muito mais pequeno do que a espessura de um fio de cabelo humano. Estes poros estão preenchidos com ar, que constitui mais de 90% do volume total do material. Apesar disso, o MOCHI permanece resistente e visualmente transparente, refletindo apenas cerca de 0,2% da luz incidente.
Os poros são essenciais para a forma como o material bloqueia o calor. Normalmente, o calor propaga-se pelo ar à medida que as moléculas colidem e transferem energia. Dentro do MOCHI, os poros são tão pequenos que as moléculas de ar não conseguem colidir livremente. Em vez disso, atingem repetidamente as paredes dos poros, limitando drasticamente a transferência de calor. Em demonstrações laboratoriais, uma folha de MOCHI com apenas cinco milímetros de espessura foi capaz de bloquear o calor suficiente para que uma chama pudesse ser encostada a ela sem provocar queimaduras do outro lado.
O MOCHI é frequentemente comparado a aerogéis, outra classe de isolantes altamente eficazes utilizados pela NASA em veículos exploradores de Marte. No entanto, os aerogéis geralmente dispersam a luz, o que lhes confere um aspeto turvo. Controlando cuidadosamente o tamanho e a disposição dos poros do MOCHI, a equipa da CU Boulder conseguiu um bom desempenho de isolamento sem sacrificar a transparência.
Além das janelas, os investigadores veem potenciais aplicações em sistemas de aquecimento solar que captam e retêm o calor para os edifícios, mesmo em dias nublados. Por enquanto, a produção em grande escala continua a ser um desafio, uma vez que o processo é lento e complexo. Ainda assim, os ingredientes em si são relativamente baratos, o que aumenta as esperanças de que a produção possa ser ampliada no futuro.
