"Janela líquida" inspirada na pele de lula ajuda prédios a economizar energia

Pesquisadores da Universidade de Toronto, no Canadá, desenvolveram um dispositivo fluídico multicamadas que pode ajudar a reduzir os gastos com energia elétrica em sistemas de aquecimento central, resfriamento de ambientes fechados e iluminação de edifícios.

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Segundo os cientistas envolvidos no projeto, essas “janelas líquidas” foram inspiradas na dinâmica presente no sistema natural de mudança de cor da pele de organismos marinhos como a lula e outros animais que desenvolveram essa capacidade durante anos de evolução.

“Nossa plataforma otimiza o comprimento de onda, a intensidade e a dispersão da luz transmitida pelas janelas, oferecendo um controle muito maior do que as tecnologias existentes, além de manter os custos baixos devido ao uso de componentes simples e disponíveis no mercado”, explica o engenheiro mecânico Raphael Kay, autor principal do estudo.

Janelas líquidas

Persianas automáticas ou eletrocrômicas — que mudam de opacidade em resposta a uma corrente elétrica — já são usadas em prédios para controlar a quantidade de luz solar que entra em um determinado ambiente. O problema é que esses sistemas são limitados e incapazes de discriminar diferentes comprimentos de ondas de luz ou controlar como a luminosidade é distribuída.

A vantagem das janelas líquidas é que elas aproveitam o poder da engenharia microfluídica para oferecer uma alternativa viável a esse sistema. Pigmentos personalizados, partículas ou outras moléculas são misturados aos fluidos para controlar que tipo de luz passa e em que direção ela é partilhada.

“Essas folhas podem ser combinadas em uma pilha de várias camadas responsáveis por um tipo diferente de função óptica: controlar a intensidade, filtrar o comprimento da onda ou ajustar a dispersão da luz transmitida em ambientes internos. Usando pequenas bombas controladas digitalmente para adicionar ou remover fluidos de cada camada, o sistema pode otimizar a transmissão de luz”, acrescenta Kay.

Inspiração na natureza

Algumas espécies de lulas possuem uma pele contendo camadas empilhadas de órgãos especializados que controlam a absorção de luz e afetam sua reflexão e iridescência. Esses elementos trabalham juntos para gerar comportamentos ópticos exclusivos que só são possíveis por meio de uma operação combinada.

Utilizando modelos de computador baseados nas propriedades físicas de cada protótipo, os cientistas conseguiram simular vários algoritmos de controle para ativar ou desativar as camadas líquidas conforme as condições do ambiente, como ocorre há milhões de anos com as lulas.

“A ideia de um edifício que pode aprender como ajustar essa matriz dinâmica por conta própria para otimizar as mudanças sazonais e diárias nas condições solares, é muito empolgante. Estamos trabalhando em como aumentar isso de forma eficaz para que você possa cobrir um prédio inteiro”, prevê o professor Ben Hatton, coautor do estudo.

Fonte: University of Toronto