El material de cambio de fase imprimible en 3D aísla los edificios a mayor escala

El control pasivo de temperatura puede ser una excelente manera de reducir las emisiones, ya que los sistemas de aire acondicionado forman parte de los mayores consumidores de energía en uso. Los materiales de cambio de fase (PCM) son prometedores para esto, y los ingenieros de Texas A & M ahora están desarrollando nuevos compuestos PCM capaces de imprimir en 3D.

El nombre “material de cambio de fase” se explica por sí mismo. Estos materiales cambian las fases de la materia a medida que cambia la temperatura. Una de las aplicaciones más prometedoras de esta tecnología es el aislamiento. Cuando el PCM absorbe calor y enfría el entorno, se derrite en un líquido. Cuando la temperatura ambiente desciende, el material se solidifica nuevamente y libera el calor almacenado.

PCM se ha utilizado en el pasado Taza de café Para mantener calientes las bebidas calientes El usuario está caliente o fresco Si es necesario, Recubrimiento líquido Evita la acumulación de escarcha Materiales de construcción Regulan mejor la temperatura en la habitación. Eso es lo último que los investigadores de una nueva investigación querían mejorar.

Los PCM anteriores eran bastante ineficientes y costosos porque requerían una carcasa para adaptarse a la forma líquida. Esto significa que los gránulos de PCM deben incrustarse en materiales de construcción, pero pocos encajan en esa forma y puede ser difícil expandir su producción.

En un nuevo estudio, los investigadores de Texas A & M consideraron mezclar PCM directamente en materiales de construcción. Mezclaron cera de parafina como PCM y resina líquida como estructura de soporte para crear un material suave similar a una pasta que podría moldearse según fuera necesario. Cuando se obtenga la forma deseada, cúrelo con luz ultravioleta para curar la resina.

El resultado final es un material sólido que contiene bolsillos de PCM en el interior y es lo suficientemente fuerte para construir. El PCM se puede empaquetar de manera más densa sin la necesidad de una carcasa adicional, lo que representa hasta un 63 por ciento en peso del material y aumenta la capacidad de regular la temperatura ambiente.

Pero quizás lo más importante es que ahora el material es más fácil de fabricar en grandes cantidades. Su compresión significa que se puede convertir en tinta imprimible en 3D, que se puede hacer con la forma y el tamaño requeridos a un costo mucho menor que otros materiales de construcción PCM.

“La capacidad de integrar materiales que cambian de fase en materiales de construcción utilizando un método escalable abre la oportunidad de generar una regulación de temperatura más pasiva tanto en construcciones nuevas como en estructuras existentes”, dijo el autor del estudio. Dice la Dra. Emily Penzer.

El equipo demostró un nuevo material imprimiendo y curando un modelo de una pequeña casa hueca. Cuando se colocó este modelo en el horno, el interior hueco era un 40% más frío que el ambiente externo. El material también mostró poca fuga de PCM durante los 200 ciclos de fusión y solidificación.

Los investigadores dicen que probarán diferentes PCM para ver si pueden extender el rango de temperatura de funcionamiento. Esto puede ayudar a reducir los costos de energía asociados con el funcionamiento de los sistemas de calefacción y refrigeración.

Estamos entusiasmados con el potencial de los materiales para mantener los edificios cómodos al tiempo que reducen el consumo de energía, dijo el autor del estudio, el Dr. Peiran Wei. “Se pueden combinar varios PCM con diferentes temperaturas de fusión para dispersar con precisión en diferentes áreas de un solo material impreso y funcionar durante las cuatro estaciones y en todo el mundo”.

El estudio fue publicado en la revista Importar..

Fuente: Texas A & M University

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