Atualizado 17 de novembro de 2025 por Sergio A. Loiola
Novo material desenvolvido por Pesquisadores Sul Coreanos por aquecer ou resfria o ambiente, controlado por luz, usando energia passiva do ambiente.
É a primeira vez que esse tipo de inovação usa o mesmo material com dupla função, para aquecer ou resfriar ambientes, sem gastar energia.
A pesquisa foi publicada na Revista Joule.
A nova solução de gestão térmica que transforma um único polímero, o polidimetilsiloxano (PDMS), em superfícies bifuncionais para aquecimento e resfriamento por meio de controle por laser laser.
Veremos a seguir como funciona essa nova tecnologia, e as possíveis aplicações, com economia de energia. Em texto, imagens e videos.
Qual a importância de se obter um material que pode servir para aquecer ou resfriar casas, edifícios e construções sem gastar energia?
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Um único material aquecer ou resfriar é o “sonho dourado” no uso da energia térmica direta
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.
Ao ajustar as propriedades ópticas do PDMS com pirólise induzida por laser, o método alcança alta absorção e reflexão solar, reduzindo significativamente o consumo de energia em edifícios e as emissões de gases de efeito estufa.
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.
Conforme os pesquisadores, essa abordagem inovadora dispensa a necessidade de múltiplos materiais ou processos complexos, oferecendo uma alternativa simplificada e sustentável aos sistemas térmicos convencionais.
Os resultados fornecem evidências robustas do potencial de modificações de materiais simples e ecologicamente corretas para promover práticas de construção sustentáveis.
Eles oferecem informações cruciais para o desenvolvimento de políticas energéticas e apoiam os esforços para descarbonizar o setor da construção civil, destacando um caminho promissor para maior eficiência energética e menor impacto ambiental.
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Resfriar o aquecer com um mesmo material e processo dá o salto que faltava
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.
[Imagem: Junlin Yang et al. – 10.1117/1.AP.6.4.046006]
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.
Os pesquisadores afirmam as taxas anuais de economia de energia, obtidas por meio de simulações energéticas em edifícios, foram validadas. E foram fornecidas aplicações de captação de energia sustentável.
O material é projetado para gestão térmica múltipla, exibindo alta refletividade e emissão térmica para resfriamento eficaz sob processamento de alta energia e forte absorção solar para aquecimento notável em condições de baixa energia.
Os resultados da simulação indicam que a aplicação deste material em telhados de edifícios poderia reduzir o consumo anual de energia em até 26,5%.
Além disso, sua capacidade de formar estruturas Janus e dispositivos termoelétricos solares totalmente padronizados a laser destaca seu potencial para tecnologias sustentáveis.
Este trabalho representa uma estratégia pioneira em gestão térmica sustentável para resfriamento e aquecimento, demonstrando um uso inovador de um material monolítico e uma técnica de fabricação simples, oferecendo uma solução promissora para os desafios ambientais globais.
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As propriedades ópticas e térmicas do material se alteram de acordo com a intensidade do laser.
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.
De fato, os pesquisadores criaram a primeira tecnologia do mundo a implementar seletivamente funções de resfriamento e aquecimento aplicando um único processo a laser ao mesmo material.
“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.”
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Gerenciamento térmico do novo material foi testado em ambientes reais
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.
Bibliografia
Revista: Joule
Artigo: Monolithic Integration of Radiative Cooling and Solar Heating Functionalities by Laser-induced Pyrolysis
Autores: Yeongju Jung, Seongmin Jeong, Gyu Heo, Kyung Rok Pyun, Seok Hwan Choi, Junhyuk Bang, Jae Gun Lee, Hongchan Kim, Jaeho Shin, Sukjoon Hong, Jinwoo Lee, Daeyeon Won, Jaeman Song, Seung Hwan Ko
DOI: 10.1016/j.joule.2025.102007
Inovação Tecnologia
Um único material aquece e resfria o ambiente sem gastar energia
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