Folha artificial refresca verão e aquece inverno sem gastar eletricidade

Redação do Site Inovação Tecnológica - 28/11/2025

Esquema de um controlador de temperatura autorregulável inspirado na estratégia de gestão térmica das folhas de álamo.
[Imagem: Se-Yeon Heo et al. - 10.1002/adma.202516537]

Gerenciamento térmico passivo

Em mais um avanço no campo da refrigeração passiva, ou resfriamento radiativo, que gerencia o calor sem gasto de eletricidade, engenheiros coreanos desenvolveram um material artificial que imita a estratégia de gerenciamento térmico das folhas das árvores.

As plantas desenvolveram mecanismos complexos para responder às flutuações ambientais dinâmicas dos ciclos diurnos e sazonais de temperatura, intensidade da luz e umidade. Mas justamente essa complexidade torna difícil criar sistemas de gerenciamento térmico que sejam tão sofisticados usando materiais artificiais.

Um exemplo da gestão natural do calor foi desenvolvida pelo álamo (Populus alba), que possui uma estratégia de sobrevivência única: Quando exposta a condições quentes e secas, a árvore enrola suas folhas para expor a superfície ventral, refletindo a luz solar, e, à noite, a umidade condensada na superfície da folha libera calor latente para evitar danos causados pela geada.

Foi esse mecanismo que a equipe conseguiu mimetizar.

"Esta pesquisa é significativa porque reproduziu tecnicamente a estratégia de regulação térmica inteligente da natureza, apresentando um dispositivo de gerenciamento térmico que se adapta automaticamente às mudanças sazonais e climáticas. Ele pode ser expandido para uma plataforma inteligente de gerenciamento térmico aplicável a diversos ambientes no futuro," disse o professor Young Min Song, do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia (KAIST).

Testes em ambiente real e estrutura interna do material nos diferentes modos de atuação.
[Imagem: Se-Yeon Heo et al. - 10.1002/adma.202516537]

Termostato radiativo

A equipe chama sua inovação de "Termostato Radiativo Latente", um material flexível à base de hidrogel que imita a estratégia natural de regulação térmica da folha de álamo, lidando com o calor através da evaporação e condensação da água e fazendo a regulação radiativa através da reflexão e transmissão da luz.

O material funcional principal é um compósito que integra íons de lítio (Li+) e hidroxipropilcelulose (HPC) em um hidrogel de poliacrilamida (PAAm). O Li+ mantém o calor condensando e absorvendo umidade para regular o calor latente, e a HPC alterna entre estados transparentes e opacos de acordo com as mudanças de temperatura, regulando a reflexão e a absorção da luz solar, para alternar entre os modos de resfriamento e aquecimento.

Quando a temperatura sobe, as moléculas de HPC se agregam, tornando o hidrogel opaco, o que reflete a luz solar e intensifica o efeito de resfriamento natural. O sistema resultante alterna automaticamente entre quatro modos de gerenciamento térmico, com base na temperatura, umidade e incidência de luz solar do ambiente.

Esquema de funcionamento e testes do material biomimético.
[Imagem: Se-Yeon Heo et al. - 10.1002/adma.202516537]

Adaptando-se à temperatura ambiente

Em ambientes noturnos ou mais frios, abaixo da temperatura do ponto de orvalho, o material biomimético mantém o calor absorvendo e condensando a umidade do ar e liberando calor.

Nos dias frios com pouca luz solar, ele transmite a luz solar e a umidade capturada do ambiente e absorve a radiação infravermelha próxima, produzindo um efeito de aquecimento.

Em condições quentes e secas a umidade interna evapora, resultando em um forte resfriamento evaporativo. Sob luz solar forte e altas temperaturas, o HPC torna-se opaco para refletir a luz solar e, simultaneamente, o resfriamento evaporativo atua para diminuir a temperatura.

Ou seja, trata-se de um dispositivo de gerenciamento térmico bioinspirado que alterna autonomamente entre os modos de resfriamento e aquecimento de acordo com o ambiente circundante, sem necessidade de energia.

Em experimentos ao ar livre, o material manteve temperaturas até 3,7 °C mais baixas no verão e até 3,5 °C mais altas no inverno, em comparação com materiais de refrigeração convencionais. Além disso, uma simulação abrangendo 7 zonas climáticas (normas ASHRAE) mostrou uma economia de energia anual de até 153 MJ/m² em comparação com revestimentos de telhado existentes.

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