Um único material aquece e resfria o ambiente sem gastar energia

Redação do Site Inovação Tecnológica - 10/11/2025

Diagrama conceitual da tecnologia de processamento baseada em um único material - o material é "configurado" usando processamento a laser.
[Imagem: Yeongju Jung et al. - 10.1016/j.joule.2025.102007]

Resfriamento e aquecimento de energia zero

Pesquisadores coreanos desenvolveram uma tecnologia inovadora de gerenciamento térmico sem a necessidade de eletricidade que permite implementar seletivamente funções de resfriamento e de aquecimento usando um único material e o mesmo processo.

O mesmo material, um polímero transparente à base de silício, pode ser processado para se tornar uma superfície de resfriamento ou uma superfície de aquecimento, bastando para isso ajustar a intensidade da saída de um laser.

As tecnologias de resfriamento radiativo - ou refrigeração passiva -, bem como o aquecimento solar, têm despontado como uma alternativa promissora para enfrentar as crises climática e energética, uma vez que são tecnologias de gestão térmica de "energia zero", regulando a temperatura utilizando a luz solar e o calor radiante sem consumir eletricidade adicional.

O objetivo é criar um ambiente fresco no verão, refletindo a luz solar e emitindo calor radiante, e quente no inverno, para isso absorvendo a luz solar e usando o calor no aquecimento. No entanto, até agora, essa tecnologia tem enfrentado limitações na aplicação prática em ambientes cotidianos ou industriais porque as funções de resfriamento e aquecimento são feitas por materiais e processos diferentes.

Fazer tudo com um mesmo material e mesmo processo operacional muda tudo.

Protótipos das versões branca e preta do material, que fazem resfriamento e aquecimento, respectivamente.
[Imagem: Yeongju Jung et al. - 10.1016/j.joule.2025.102007]

Versões branca e preta

Yeongju Jung e colegas da Universidade Nacional de Seul desenvolveram uma técnica de processamento de materiais envolvendo a irradiação a laser de um polímero de silicone transparente chamado PDMS (polidimetilsiloxano).

O princípio é simples: As propriedades ópticas e térmicas do material se alteram de acordo com a intensidade do laser. Por exemplo, quando exposto a um laser de alta potência, a superfície do PDMS se transforma em uma estrutura porosa branca, basicamente sílica (SiO₂), que reflete a luz solar e emite calor, funcionando como um sistema de resfriamento.

Por outro lado, o uso de um laser de baixa potência cria uma estrutura porosa preta, basicamente carbeto de silício (SiC), que absorve a luz solar e promove o aquecimento.

Em outras palavras, esta é a primeira tecnologia do mundo a implementar seletivamente funções de resfriamento e aquecimento aplicando um único processo a laser ao mesmo material transparente, variando apenas a potência de saída.

"Esta tecnologia apresenta um novo paradigma na gestão térmica, abrindo caminho para a implementação conjunta de aquecimento e resfriamento usando um único material, sem processos de fabricação complexos," disse o professor Seung Ko. "Ela se tornará uma tecnologia fundamental, aplicável a diversos campos industriais, como materiais para fachadas de edifícios, dispositivos eletrônicos para uso externo e geração de energia."

Gerenciamento térmico

A equipe demonstrou as capacidades de gerenciamento térmico deste novo material em ambientes externos reais.

Sob a luz solar durante o dia, a superfície porosa branca manteve uma temperatura média 5,89 °C inferior à do ambiente externo, enquanto a superfície porosa preta se autoaqueceu até 58,1 °C, comprovando seu excelente desempenho no controle térmico.

Simulações de energia em edifícios, considerando diversas condições climáticas, mostraram que a aplicação desse material em telhados pode reduzir os custos anuais de energia para aquecimento e resfriamento em até 26,5%. Além disso, a função de aquecimento pode ser aplicada a diversas situações, como em sistemas de captação de água da chuva e dessalinização, que utilizam energia solar para evaporar a água do mar e coletar a água doce resultante.

Mais do que isso: Além do aquecimento e resfriamento sem consumo de eletricidade, o material também pode ser usado para gerar eletricidade. Por exemplo, a diferença térmica gerada entre uma superfície de resfriamento branca e uma superfície de aquecimento preta pode ser aproveitada para criar geradores termoelétricos movidos a energia solar.

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