Un nanomaterial desarrollado por el CSIC consigue enfriar superficies hasta 12,9 ºC sin consumir electricidad
Investigadores del Instituto de Micro y Nanotecnología del CSIC, en Tres Cantos (Madrid), han desarrollado un nanomaterial capaz de reducir hasta 12,9 ºC la temperatura de una superficie bajo la radiación solar sin consumir electricidad. El avance, todavía en fase de desarrollo, utiliza un sistema de refrigeración radiativa pasiva que podría contribuir en el futuro a reducir la demanda energética de edificios, dispositivos electrónicos, vehículos y otros sistemas que necesitan gestionar el calor.
Un material capaz de enfriar sin electricidad
El trabajo ha sido desarrollado por investigadores del grupo Functional Nanoscale Devices for Energy (FINDER) del Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC). El estudio, publicado en la revista científica Nanophotonics, plantea una nueva estrategia para fabricar nanoestructuras tridimensionales destinadas a mejorar el rendimiento de los sistemas de refrigeración radiativa pasiva.
La investigación parte de un reto energético de gran relevancia. Actualmente, la refrigeración representa cerca del 20 % del consumo mundial de electricidad y la demanda asociada a estos sistemas podría continuar creciendo durante las próximas décadas.
Frente a los sistemas convencionales de aire acondicionado y refrigeración activa, la tecnología estudiada busca aprovechar un fenómeno físico que permite disipar calor hacia el exterior sin necesidad de aportar energía.
Así funciona la refrigeración radiativa pasiva
La denominada refrigeración radiativa pasiva diurna permite que determinados materiales reduzcan su temperatura mediante la emisión de radiación infrarroja hacia el exterior.
Para conseguirlo, el material debe evitar en primer lugar que la radiación solar provoque un aumento de su temperatura. Al mismo tiempo, tiene que ser capaz de emitir eficazmente el calor acumulado en la llamada ventana de transparencia atmosférica, situada entre los 8 y los 13 micrómetros.
En esa región del espectro, la atmósfera permite que parte de la radiación térmica escape hacia el espacio. El resultado, en condiciones adecuadas, es que la superficie puede alcanzar una temperatura inferior a la del aire que la rodea sin necesidad de consumir electricidad.
Nanoestructuras de PVDF para mejorar el enfriamiento
Los investigadores han utilizado fluoruro de polivinilideno, conocido como PVDF, un polímero con una elevada capacidad para emitir calor en el infrarrojo.
El material se estructura mediante moldes nanoporosos de óxido de aluminio anodizado, conocidos como 3D-AAO. Esta técnica permite controlar la geometría interna de las nanoestructuras, un factor determinante para modificar sus propiedades ópticas y mejorar su comportamiento como refrigerador radiativo.
Según explica Cristina Vicente, investigadora del IMN-CNM-CSIC, el PVDF combina propiedades especialmente interesantes para este tipo de aplicaciones, entre ellas su capacidad para emitir calor en el infrarrojo, su resistencia a la radiación ultravioleta y su carácter hidrófobo.
Además, el material mantiene su estabilidad frente a la humedad y presenta características que favorecen su utilización en aplicaciones exteriores.
El material llegó a reducir 12,9 ºC la temperatura
Los investigadores probaron el comportamiento del nanomaterial en condiciones reales durante el verano de 2025. Los ensayos se realizaron en la azotea del Instituto de Micro y Nanotecnología del CSIC en Tres Cantos.
Antes de las pruebas, el material fue sometido a diferentes procesos de enfriamiento y a un tratamiento con radiación ultravioleta destinado a aumentar su reflectancia solar mediante el blanqueamiento del material.
En las condiciones más favorables, caracterizadas por días cálidos, secos y con una elevada radiación solar, la superficie tratada consiguió reducir su temperatura hasta 12,9 ºC respecto a una muestra de referencia sin recubrimiento.
Los resultados experimentales coincidieron con las predicciones teóricas realizadas por el equipo investigador.
Una posible aplicación en edificios y dispositivos electrónicos
El principal avance del estudio se encuentra, según sus responsables, en la estrategia desarrollada para fabricar nanoestructuras poliméricas tridimensionales destinadas a sistemas de refrigeración radiativa de alto rendimiento.
La tecnología todavía se encuentra en una fase de desarrollo, por lo que sus posibles aplicaciones comerciales requieren investigación adicional. Sin embargo, el método de fabricación utilizado podría adaptarse a procesos industriales.
Los investigadores apuntan a posibles usos futuros en cubiertas y fachadas de edificios, dispositivos electrónicos, vehículos y sistemas de gestión térmica personal.
El objetivo sería reducir la necesidad de recurrir a sistemas activos de refrigeración y, con ello, disminuir el consumo energético y las emisiones asociadas a la utilización del aire acondicionado.
Una alternativa para reducir la demanda energética
El desarrollo de materiales capaces de refrigerar superficies de forma pasiva abre una vía de investigación ante el aumento de las necesidades de climatización. Frente a las tecnologías convencionales, estos sistemas pretenden aprovechar directamente las propiedades ópticas de determinados materiales y la capacidad de la atmósfera para dejar escapar parte de la radiación térmica.
El equipo del CSIC considera que la nueva estrategia de fabricación puede facilitar el desarrollo de futuras soluciones de refrigeración radiativa con aplicaciones en distintos ámbitos, aunque todavía será necesario continuar investigando para determinar su comportamiento y viabilidad a mayor escala.