El consumo energético total asociado a la refrigeración representa actualmente cerca del 20% del consumo mundial de electricidad, y se prevé que esta demanda siga en aumento en las próximas décadas. En respuesta a este desafío, un grupo de investigación del Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC) ha desarrollado un nuevo nanomaterial que promete enfriar superficies bajo la radiación solar sin necesidad de consumir electricidad.

Si bien la tecnología aún se encuentra en una fase de desarrollo, los resultados obtenidos hasta ahora destacan su potencial como una alternativa sostenible a los sistemas de refrigeración convencionales que dependen del consumo energético. El estudio, publicado en la revista Nanophotonics, introduce una innovadora estrategia para fabricar nanoestructuras tridimensionales de fluoruro de polivinilideno (PVDF), un polímero reconocido por su capacidad para emitir calor en el infrarrojo, a través de moldes nanoporosos de óxido de aluminio anodizado. Este enfoque permite un control preciso de la geometría interna del material, lo cual es crucial, dado que las propiedades ópticas de los refrigeradores radiativos están directamente relacionadas con su diseño a escala nanométrica.

El enfoque se basa en la refrigeración radiativa pasiva diurna, un fenómeno que permite a ciertos materiales disipar calor hacia el entorno en forma de radiación infrarroja, sin requerir aporte energético. Para que este proceso sea efectivo, es esencial que el material refleje la mayor parte de la radiación solar y emita el calor acumulado de manera eficiente en la «ventana de transparencia atmosférica», un rango espectral que varía entre 8 y 13 micrómetros, donde la atmósfera permite escapar la radiación térmica al espacio. En condiciones favorables, este equilibrio permite que el material alcance temperaturas inferiores a las del ambiente de manera totalmente pasiva.

Cristina Vicente, investigadora del IMN-CNM, destacó que los polímeros de PVDF presentan un conjunto de propiedades ideales para este propósito, incluyendo su efectiva emisión de calor en el infrarrojo, su resistencia a la radiación ultravioleta, su carácter hidrófobo que favorece el efecto autolimpiante, así como su estabilidad ante la humedad y durabilidad en exteriores.

Para maximizar el rendimiento del material, los investigadores fabricaron una red tridimensional de nanoestructuras de PVDF mediante la infiltración del polímero en plantillas nanoporosas de alúmina. Posteriormente, el material recibió diferentes tratamientos de enfriamiento y un tratamiento con radiación ultravioleta que aumenta su reflectancia solar. Las pruebas realizadas durante el verano de 2025 en la azotea del IMN-CNM en Tres Cantos (Madrid) comprobaron que, en condiciones óptimas, el material pudo reducir su temperatura en hasta 12,9 ºC en comparación con una muestra sin recubrimiento.

El equipo de investigadores subrayó que el verdadero avance de su trabajo reside en la creación de una estrategia escalable para la producción de estas nanoestructuras poliméricas tridimensionales, diseñadas para la refrigeración radiativa de alto rendimiento. Vicente también comentó que este método de fabricación es relativamente económico y adaptable a procesos industriales. De este modo, se abren nuevas oportunidades para diseñar materiales aplicables en cubiertas y fachadas de edificios, dispositivos electrónicos, vehículos o sistemas de gestión térmica personal, lo cual contribuiría a disminuir la necesidad de refrigeración activa, y en consecuencia, reducir el consumo energético y las emisiones asociadas al uso de sistemas de aire acondicionado.
Fuente: Agencia Sinc