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Inspirado en la adaptación térmica de los pingüinos, la película Janus desarrollada por investigadores chinos combina una cara capaz de absorber el 94,5% de la energía solar con otra que refleja más del 90% de la luz, abriendo camino para revestimientos pasivos en edificios, vehículos, electrónicos y estructuras expuestas al hielo.
Inspirado en los pingüinos, la película Janus desarrollada por investigadores chinos combina calentamiento solar, enfriamiento radiativo, control electromagnético y resistencia al agua y al hielo, con potencial para reducir la demanda de energía en edificios, vehículos y electrónicos sin consumo eléctrico adicional.
Película inspirada en pingüinos absorbe el 94,5% de la energía solar o refleja más del 90% de la luz, en tecnología china experimental creada para alternar entre calentamiento y enfriamiento pasivos en edificios, vehículos, electrónicos y estructuras expuestas al clima.
Material inspirado en pingüinos cambia de función según el lado usado
El desarrollo fue conducido por instituciones chinas citadas en la investigación. La propuesta parte de una dificultad de la ingeniería térmica: las superficies convencionales suelen cumplir una función.
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Revestimientos que ayudan a enfriar ambientes en verano pueden impedir el aprovechamiento del calor solar en invierno. Materiales absorbentes hacen el camino opuesto, calientan bien, pero se vuelven inadecuados cuando la temperatura sube.
La nueva película intenta superar esta limitación con una estructura de dos caras, llamada Janus. Una cara fue diseñada para captar calor. La otra fue creada para rechazar radiación solar.
La inspiración vino de los pingüinos, capaces de sobrevivir en ambientes extremos con plumaje aislante, estructuras direccionales y protección contra agua. Esta combinación ayudó a los científicos a diseñar una superficie adaptativa.
Una cara calienta, otra enfría
En las pruebas, el lado orientado al calentamiento absorbió cerca del 94,5% de la energía solar recibida. Bajo luz solar intensa, la superficie alcanzó una temperatura cercana a 87 °C en experimentos al aire libre.
La otra cara reflejó más del 90% de la radiación solar y liberó calor al exterior por enfriamiento radiativo. Con esto, quedó entre 4 °C y 12 °C por debajo de la temperatura ambiente.
Este comportamiento permite imaginar fachadas, coberturas o paneles que alternen la exposición según la estación. En el frío, la superficie podría favorecer el calentamiento solar. En el calor, podría reducir la entrada de radiación.
La ventaja central está en el funcionamiento pasivo. El material no depende de motores, baterías, enchufes o consumo eléctrico adicional para ejecutar el intercambio térmico entre absorber y reflejar calor.
El dióxido de vanadio permite respuesta térmica y electromagnética
El componente clave de la película es el dióxido de vanadio, conocido por el cambio de comportamiento cuando la temperatura supera aproximadamente 68 °C. A temperatura ambiente, actúa como aislante. Por encima de ese punto, pasa a comportarse como metal conductor.
Los investigadores incorporaron este compuesto en microestructuras similares a fibras dentro de una capa polimérica flexible. Cuando la temperatura sube, las partículas forman caminos conductores y alteran la respuesta electromagnética de la superficie.
En la práctica, el mismo revestimiento puede permitir el paso de señales inalámbricas cuando está frío y bloquear o absorber microondas cuando se calienta, dependiendo de las bandas de frecuencia probadas.
Durante los experimentos, la transmisión por microondas cayó del 83,6% al 0,06% después del calentamiento del material en determinadas franjas. Esta característica amplía el interés para electrónica, comunicaciones, vehículos inteligentes y protección contra interferencias.
La eficiencia energética en edificios entra en el centro de la aplicación
La aplicación en construcciones es una de las más directas. En muchas regiones urbanas, el acondicionamiento térmico representa alrededor del 50% del consumo global de energía asociado al uso de edificios.
Un revestimiento capaz de reducir el uso de aire acondicionado y calefacción convencional tendría impacto sobre redes eléctricas, costos operativos y emisiones. El material dialoga con la arquitectura bioclimática.
El potencial estimado de ahorro llega a 11 kWh por metro cuadrado al año. Este número depende de las condiciones de uso, de la orientación de la superficie y de cómo se aplicaría la película a escala real.
En las ciudades afectadas por olas de calor, materiales que reducen la temperatura interna sin electricidad pueden aliviar la demanda en los horarios pico. En regiones frías, la cara absorbente podría ayudar a aprovechar la radiación solar disponible.
Agua, hielo y uso fuera de los edificios
Además de la respuesta térmica, la película presenta un comportamiento superhidrofóbico. Las gotas de agua resbalan con facilidad, lo que ayuda a mantener la superficie limpia, reduce la adherencia de suciedad y limita la formación de hielo.
En las pruebas, la congelación se retrasó por 812 segundos. El hielo acumulado se derritió en menos de 18 minutos bajo radiación solar moderada, incluso con temperatura externa cercana a -6 °C.
Esta propiedad interesa a infraestructuras expuestas, turbinas eólicas, líneas de energía, drones y aviación, donde el hielo aumenta costos y requiere mantenimiento.
Los vehículos eléctricos también aparecen como posibilidad. Recubrimientos adaptativos podrían contribuir a mantener baterías en rangos térmicos adecuados, especialmente en climas extremos, donde el frío y el calor reducen el rendimiento.
Aeronáutica, satélites y electrónicos son otros campos posibles, ya que muchos sistemas usan capas separadas para aislamiento térmico y blindaje electromagnético. En la película Janus, estas funciones aparecen integradas en una estructura ultrafina.
A pesar del potencial, la tecnología sigue en fase experimental. Los investigadores aún trabajan para mejorar la fabricación a gran escala y evaluar resistencia, durabilidad y rendimiento en condiciones del mundo real.
El avance muestra cómo la observación de los pingüinos puede orientar soluciones de ingeniería para gastar menos energía. La promesa no está en sustituir sistemas existentes de inmediato, sino en abrir camino para materiales inteligentes, multifuncionales y pasivos.
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