Het verminderen van het hitte-eilandeffect door middel van thermische regelmechanismen in bouwelementen kan het menselijk thermisch comfort en de leefomgeving in stedelijke gebieden verbeteren. Passieve thermische regelsystemen die zijn ingebouwd in daken, ramen of muren en werken zonder dat er elektriciteit nodig is, zijn een energiezuinige en milieuvriendelijke oplossing.

Faseveranderende materialen minimaliseren temperatuurschommelingen door het gebruik van latente warmte, maar hebben enkele beperkingen. Door toepassing van deze technieken is er zowel overdag als 's nachts verkoeling. Daarom is onderzoek nodig naar nieuwe materialen die temperatuurschommelingen in beide richtingen verminderen.

Onderzoekers onder leiding van Dr. José Sánchez-Costa en Dr. Ana Espinosa van IMDEA Nanociencia hebben aangetoond dat moleculaire materialen op een nieuwe manier kunnen worden toegepast voor thermische reguleringsdoeleinden. In hun laatste werk, gepubliceerd in Advanced Science , testte de groep op moleculaire gebaseerde coördinatiepolymeren ingebed in plastic matrices tegen verschillende verwarmings-koelcycli.

Ze observeerden een gelijktijdige faseovergang en kleurverandering, van roze naar wit, die resulteerde in een verkoelend effect ten opzichte van andere thermochrome materialen. De gemeten temperaturen gaven aan dat het verwarmde materiaal in staat was om warmte efficiënter af te voeren via twee effecten:energieabsorptie die de faseovergang veroorzaakt en optische reflectie als gevolg van kleurverandering naar wit, waardoor meer energie wordt gereflecteerd. Verder zorgde het gekoelde materiaal (roze) voor een demping van de temperatuurdaling door de desorptie van warmte die bij de faseovergang geproduceerd werd. Dit vertaalt zich in lagere temperatuurschommelingen tijdens verwarmings- en koelcycli.

De materialen van het spin-crossover-molecuul waren opmerkelijk stabiel tijdens het fietsen; in deze studie werden tot 40 cycli uitgevoerd, wat vergelijkbare resultaten opleverde. Deze veelzijdige materialen kunnen worden ontworpen voor specifieke eigenschappen, zoals overgangstemperatuur en thermische hysterese.

In deze studie tonen de onderzoekers aan dat de warmte die door de zon wordt gegenereerd voldoende is om spinovergangen in een spin-crossover-materiaal te produceren. Dit leidt op zijn beurt tot een verkoelend effect door een toename van lichtreflectie als gevolg van de kleurverandering en de energieabsorptie die gepaard gaat met de spinovergang. Daarom zouden spin-crossover moleculaire materialen kunnen worden gebruikt om temperatuurschommelingen te verminderen en zouden ze mogelijk kunnen worden geïmplementeerd in passieve temperatuurregelelementen in gebouwen. + Verder verkennen

Energieverbruik verminderen:onderzoekers ontwikkelen testsysteem voor passieve koelmaterialen