La IA descubre el material de tu futura casa: bajará la temperatura hasta 20 grados sin usar electricidad

Cuando llegue el momento de frenar el calor en las casas, estamos acostumbrados a los mismos métodos, pero poco a poco están cogiendo protagonismo nuevos materiales que consiguen controlar la temperatura en los edificios sin consumir energía. Ahora lo nuevo es que sea la IA la encargada de descubrirlos.

Es lo que ha conseguido un equipo de científicos de la Universidad de Texas en Austin, en colaboración con investigadores de Shanghái, Singapur y Suecia. Gracias al uso de la Inteligencia Artificial han conseguido desarrollar una nueva clase de materiales que son capaces de controlar la temperatura de los edificios.

Desarrollados en en poco tiempo

Estos investigadores apoyados por el uso de la IA han dado a luz una nueva clase de materiales conocidos como metaemisores térmicos tridimensionales. La característica principal es que gracias al uso combinado de distintos compuestos, estos materiales son capaces de regular de forma selectiva la emisión de calor: dicho de otra forma, permiten controlar la temperatura de edificios y optimizar los sistemas de climatización, mejorando notablemente su eficiencia energética.

La Inteligencia Artificial ha tenido mucho que ver. El equipo de investigación ha utilizado esta herramienta de inteligencia artificial para generar más de 1.500 materiales diferentes, cada uno diseñado para cumplir funciones térmicas específicas.

Según señala Yuebing Zheng, profesor de Ingeniería Mecánica en la Universidad de Texas y codirector de la investigación publicada en la revista Nature: “Nuestro modelo de aprendizaje automático representa un importante avance en el diseño de metaemisores térmicos”. Una IA que según Zheng: “Nos permite ampliar las posibilidades de diseño y crear materiales más eficientes que, hasta ahora, eran impensables”.

El equipo ha desarrollado siete categorías distintas de materiales, cada una orientada a un tipo de función específica. Por ejemplo, pueden utilizarse para reducir el efecto isla de calor en las ciudades, provocado por el exceso de superficies de hormigón y la falta de vegetación. Al reflejar la radiación solar y liberar calor en bandas de onda concretas, estos materiales pueden ayudar a enfriar las zonas urbanas durante los meses más calurosos.

• Emisores de banda ancha: emiten una gran cantidad de calor a través de todas las longitudes de onda del infrarrojo, ideales para refrigeración por encima de la temperatura ambiente o usos espaciales.
• Emisores selectivos por banda: emiten calor en ventanas atmosféricas concretas para maximizar la eficiencia de enfriamiento en la Tierra.
• Emisores de doble banda: emiten en dos ventanas atmosféricas separadas, lo que mejora la refrigeración en diversas condiciones.
• Materiales de camuflaje térmico: diseñados para ocultar las firmas térmicas, con aplicaciones en el ámbito militar.

Cómo los han probado

Imagen | Universidad de Texas en Austin

Para probar la eficacia de estos nuevos materiales, los investigadores llevaron a cabo ensayos reales con cuatro de ellos. En uno de los experimentos, aplicaron un metaemisor al tejado de una maqueta de edificio y lo compararon con techos recubiertos con pinturas térmicas comerciales, tanto blancas como grises.

Los resultados fueron sorprendentes: tras cuatro horas expuesto directamente al sol del mediodía, el techo recubierto con el nuevo material se mantuvo entre 5 y 20 grados Celsius más frío que los tratados con pinturas tradicionales.

Imagen | Universidad de Texas en Austin

Según los cálculos del equipo, en un edificio residencial de 100 viviendas situado en una ciudad calurosa como Río de Janeiro o Bangkok, esta tecnología podría suponer un ahorro anual de unos 15.800 kilovatios-hora. Para contextualizar, un aparato de aire acondicionado estándar consume alrededor de 1.500 kWh al año, aunque en países como Estados Unidos la media de consumo puede alcanzar entre 2.000 y 2.365 kWh por unidad.

Los materiales no son nuevos, el proceso sí

Aunque los metaemisores térmicos no son un concepto nuevo, su diseño hasta ahora era completamente manual, lo que ralentizaba su desarrollo y dificultaba su adopción general. Los intentos por automatizar su producción se enfrentaban a las complejas estructuras tridimensionales necesarias para su funcionamiento, lo que obligaba a limitarse a diseños simples con menor eficacia.

Según Zheng: “Tradicionalmente, el diseño de estos materiales ha sido lento y laborioso, basándose en métodos de ensayo y error”. El modo que se usaba hasta ahora “suele dar lugar a diseños subóptimos y limita la capacidad de crear materiales con las propiedades necesarias para ser eficaces”.

Ahora, gracias al uso de la IA, es posible diseñar estos materiales de forma rápida y precisa. El equipo seguirá desarrollando esta tecnología para aplicarla en campos como la nanofotónica, con la esperanza de que se convierta en una solución eficaz frente al calor extremo y al alto consumo energético.

Además de en la construcción, esta nueva generación de materiales también podría aplicarse para reducir el calor en vehículos e incluso en prendas de vestir o hasta para controlar la temperatura en naves espaciales.

Foto de portada | Shuaizhi Tian

Más información | Universidad de Texas en Austin

Vía | El Confidencial

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