Estudiante de pregrado sostiene un bloque con cinco capas de material MOCHI y dos paneles de vidrio
Desarrollan un aislante transparente que reduce drásticamente la pérdida de calor por las ventanas
Los investigadores creen que se podrá aplicar también a sistemas capaces de captar el calor solar y aprovecharlo para calentar agua o interiores
En un contexto internacional en el que se pretende apostar por las energías renovables y disminuir la emisión de gases de efecto invernadero a la atmósfera, también se fija la vista en la eficiencia energética de los edificios. Un buen aislamiento de estos permite consumir menos energía y contribuir a esta descarbonización.
Por ello, los investigadores tratan de encontrar materiales que ayuden a este aislamiento. Un equipo de físicos de la Universidad de Colorado en Boulder ha desarrollado un nuevo material para aislar ventanas que podría suponer un salto importante en la eficiencia energética de los edificios. Su funcionamiento recuerda, salvando las distancias, al del plástico de burbujas, pero con una versión mucho más sofisticada y casi invisible al ojo humano. El material ha sido bautizado como Aislante Térmico Ópticamente Transparente Mesoporoso, o MOCHI por sus siglas en inglés, y combina dos cualidades que rara vez van de la mano: aislamiento térmico y transparencia.
MOCHI se presenta en forma de placas grandes o láminas muy finas que pueden colocarse en la cara interior de cualquier ventana. De momento, solo se fabrica en laboratorio y no está disponible para el público, pero los investigadores aseguran que es resistente, duradero y prácticamente transparente, lo que permitiría aislar sin renunciar a la luz natural ni a las vistas exteriores. «Aislar paredes es relativamente sencillo, pero las ventanas tienen que seguir siendo transparentes. Encontrar materiales que cumplan ambas funciones es un auténtico reto», explica Ivan Smalyukh, profesor de Física en la Universidad de Colorado y autor principal del estudio, publicado el 11 de diciembre en la revista Science.
La relevancia del avance es notable si se tiene en cuenta el peso energético de los edificios. Viviendas, oficinas y rascacielos consumen alrededor del 40 % de la energía que se genera en el mundo. Una parte importante de esa energía se pierde a través de las ventanas: el calor se escapa en invierno y entra sin control en verano. El objetivo de Smalyukh y su equipo es frenar ese intercambio y reducir la necesidad de calefacción y aire acondicionado.
El corazón de MOCHI es un gel de silicona con una estructura muy particular. En su interior atrapa aire mediante una red de poros microscópicos, mucho más pequeños que el grosor de un cabello humano. Esas diminutas bolsas de aire actúan como una barrera térmica extremadamente eficaz. Según los investigadores, una lámina de apenas cinco milímetros de grosor es capaz de aislar tanto que se puede sostener una llama en la palma de la mano sin quemarse. «Queremos que la gente pueda mantener una temperatura confortable en el interior sin desperdiciar energía, independientemente del clima exterior», señala Smalyukh.
La ciencia detrás de las burbujas
El secreto del nuevo material está en el control preciso de esas burbujas de aire. MOCHI se parece en algunos aspectos a los aerogeles, materiales aislantes ya conocidos y utilizados, por ejemplo, por la NASA para proteger instrumentos en misiones a Marte. Sin embargo, los aerogeles suelen tener una estructura desordenada que dispersa la luz, lo que les da un aspecto blanquecino o turbio, a menudo descrito como «humo congelado».
El enfoque del equipo de Colorado ha sido distinto. Para fabricar MOCHI, mezclan un tipo especial de molécula, llamada surfactante, en una solución líquida. Estas moléculas tienden a agruparse formando filamentos muy finos, de manera parecida a cómo el aceite y el vinagre se separan en una vinagreta. Después, las moléculas de silicona se adhieren a esos filamentos. En una fase posterior del proceso, los surfactantes se sustituyen por aire, dejando una estructura de silicona que rodea una red de diminutos canales llenos de gas. El resultado es un material compuesto en más de un 90 % por aire.
Desde el punto de vista físico, el aislamiento se explica porque el calor se transmite en los gases mediante choques entre moléculas. En MOCHI, los poros son tan pequeños que esas colisiones casi no pueden producirse. Las moléculas chocan contra las paredes de los poros antes de transferir la energía, lo que bloquea eficazmente el flujo de calor. Al mismo tiempo, el material solo refleja alrededor del 0,2 % de la luz, por lo que deja pasar la claridad casi sin pérdidas.
Las posibles aplicaciones van más allá del simple aislamiento de ventanas. Los investigadores imaginan sistemas capaces de captar el calor solar y aprovecharlo para calentar agua o interiores, incluso en días nublados. Aunque aún queda camino para llevar MOCHI al mercado –el proceso de fabricación actual es lento–, los materiales empleados son relativamente baratos y podrían producirse a gran escala. Si eso ocurre, el futuro de este aislante transparente promete ser tan luminoso como la vista a través de una ventana cubierta con él.