En la búsqueda de soluciones sostenibles y eficientes en la construcción y el diseño arquitectónico, investigadores del Instituto de Tecnología de Microestructuras (IMT) y del Instituto de Tecnología de la Luz (LTI) del KIT han hecho un avance significativo al desarrollar un nuevo metamaterial basado en polímeros que podría revolucionar la forma en que abordamos la iluminación natural en edificios.
Este nuevo material, denominado Metamaterial Multifuncional Micro-Fotónico a Base de Polímero (PMMM), promete no solo mejorar la eficiencia energética de los edificios sino también aumentar la comodidad de sus ocupantes.
Micro-Pirámides de Silicona
El PMMM está compuesto por micro-pirámides que miden aproximadamente diez micrómetros, es decir, un décimo del diámetro de un cabello humano. Este diseño le da a la película de PMMM varias funciones claves: difusión de la luz, autolimpieza y enfriamiento radiativo, manteniendo al mismo tiempo un alto nivel de transparencia.
Una de las características más innovadoras del PMMM es su capacidad para difundir la luz de manera efectiva. La estructura de micro-pirámide del material dispersa el 73% de la luz solar entrante, lo que reduce significativamente el deslumbramiento y mejora la privacidad sin sacrificar la iluminación natural. Esta propiedad es particularmente valiosa en aplicaciones como oficinas y espacios residenciales, donde el equilibrio entre luz y privacidad es crucial.
Refrigeración radiativa pasiva
El Profesor Bryce S. Richards del IMT y LTI destaca una función revolucionaria del PMMM: su capacidad de enfriamiento radiativo pasivo. «Este material puede radiar eficientemente calor a través de la ventana de transmisión de infrarrojos de onda larga de la atmósfera terrestre, liberando calor hacia el vasto frío del universo. Esto permite un enfriamiento pasivo sin consumo de electricidad», explica Richards.
En pruebas de laboratorio y en condiciones exteriores reales, el PMMM demostró una capacidad de enfriamiento de hasta 6 °C por debajo de la temperatura ambiente. Esta característica tiene el potencial de reducir drásticamente la dependencia de sistemas de aire acondicionado, disminuyendo el consumo energético y las emisiones de carbono de los edificios.
Transparencia y autolimpieza
Además de sus capacidades de enfriamiento y difusión de luz, el PMMM muestra una transparencia espectacular del 95%, superando a los vidrios comunes que generalmente alcanzan un 91%. Esta alta transparencia es ideal para aplicaciones como invernaderos, donde una mayor transmisión de luz puede incrementar la eficiencia de la fotosíntesis hasta en un 9%, según indica RichardsGan Huang, líder del grupo de investigación en el IMT.
Otra ventaja notable del material es su propiedad superhidrofóbica, que imita el efecto de la hoja de loto. El agua se acumula en gotas que arrastran consigo suciedad y polvo, facilitando una función de autolimpieza que reduce la necesidad de mantenimiento y aumenta la durabilidad del material.
Impacto en la construcción
Este nuevo material no solo ofrece beneficios inmediatos en términos de eficiencia energética y confort ambiental, sino que también tiene el potencial de ser una parte integral en la construcción de edificios ecológicos y el desarrollo urbano sostenible. La capacidad del PMMM para ser integrado de manera escalable en los planes de construcción ofrece una ruta prometedora hacia un futuro más verde.
“El material puede optimizar simultáneamente el uso de la luz solar en interiores, proporcionar refrigeración pasiva y reducir la dependencia del aire acondicionado. La solución es escalable y se puede integrar a la perfección en los planes para la construcción de edificios y el desarrollo urbano respetuosos con el medio ambiente”, concluye Huang.
Puede acceder al paper de la investigación a través del siguiente enlace:
