Nuevo material más aislante del calor que el vacio

El calor no es más que una forma de energía que pasa de unos cuerpos a otros debido a diferencias de temperatura. Básicamente es la vibración o agitación de los átomos, moléculas o partículas que componen los gases, sólidos o líquidos.

Cuando éramos pequeños en la escuela nos explicaban la transmisión del calor, y cómo éste podía pasar de unos cuerpos a otros por conducción, radiación y convección. El ejemplo típico que se solía poner era el termo, recipiente éste que guardaba las cosas calientes o frías durante largos periodos de tiempo. El principio de su funcionamiento es impedir que el calor escape o entre al impedir que se propague por conducción o radiación. De la última parte se encarga el vidrio metalizado que lo compone, que es capaz de reflejar la luz, tanto invisible como infrarroja. De la otra parte se encarga una capa en la que se ha practicado el vacío. Como no hay contacto físico las vibraciones o agitaciones de las partículas de un lado no pueden transmitirse al otro.

Es difícil pensar que haya algo que mejore las propiedades del vacío en esta tarea. Pues bien, según un resultado reciente se podría fabricar un material que mejorara las propiedades del vacío a la hora de aislar térmicamente.

El nuevo material está compuesto capas de cristales fotónicos separadas por espacios vacíos. El conjunto aísla el doble mejor que el vacío por sí solo.

La razón estriba en que el vacío permite la transmisión de radiación, que puede estar constituida por luz visible o infrarroja, y ésta puede pasar de un lado al otro y transmitir calor en el proceso.

Shanhui Fan de Stanford University y sus colaboradores se preguntaron si un material podría bloquear el infrarrojo mejor de lo que el vacío puede hacer. Según sus cálculos teóricos los cristales fotónicos podían realizar la tarea.

Este tipo de cristales pueden encontrarse tanto en la Naturaleza como en el laboratorio y consisten en capas periódicas de nanoestructuras que afectan a la luz que viaja a su través. Además, estos materiales pueden tener zanjas de energía que prohíban la transmisión de luz perteneciente a intervalos de determinadas frecuencias. En este caso se pueden utilizar una zanja de energía para bloquear la luz infrarroja.

Estos investigadores encontraron que estructuras de 100 micras de espesor hechas de 10 capas de este tipo de cristales de 1 micra de espesor y separadas 9 micras entre sí conducían el calor el doble peor que el vacío por sí solo. Además, han descubierto que la conductividad térmica no depende del grosor de las capas, sino de su índice de refracción, que como ya sabemos todos, está relacionado con la velocidad de la luz que viaja en su seno.

En estudios anteriores ya se mostró que este tipo de cristales son prometedores en su aplicación a las comunicaciones ópticas. Este nuevo resultado podría ser útil para otro tipo de aplicaciones, como su uso en sistemas de captura de energía solar térmica.

Fuente: La Flecha