Revolucionário revestimento de mudança de fase captura calor para foguetes, tubulações e até mesmo para sua bebida

Spinoff é a publicação anual da NASA que apresenta tecnologia comercializada com sucesso pela NASA. Essa comercialização tem contribuído para o desenvolvimento de produtos e serviços nas áreas de saúde e medicina, bens de consumo, transporte, segurança pública, tecnologia de informática e recursos ambientais.

A maioria das pessoas desfruta de uma bebida gelada em um dia quente sem pensar na física que acontece no copo. Mas a reação de mudança de fase – neste caso, à medida que o gelo absorve o calor da bebida e derrete – é poderosa. Um revestimento criado pela NASA para aproveitar a mesma reação pode aparecer em aviões de passageiros ou ser a chave para um refrigerador sem gelo.

Com as mudanças de fase, de acordo com Raj Kaul, cientista de materiais do Marshall Space Flight Center, a temperatura se mantém estável exatamente no ponto de transição. "Se você congelar um termômetro em um bloco de gelo e começar a aquecê-lo, a temperatura permanecerá em 32°F, mesmo na parte já derretida. Somente quando o gelo estiver completamente derretido é que a água começará a aumentar sua temperatura."

Para a água, o ponto de fusão/congelamento é de 32 °F, mas a NASA desenvolveu um conjunto de materiais com diferentes pontos de fusão. Inicialmente, o plano era usar esses materiais dentro dos trajes espaciais, que podem esquentar à medida que o calor corporal se acumula. No início dos anos 2000, porém, Kaul começou a pesquisar uma maneira de usar materiais de mudança de fase na parte externa do ônibus espacial. Os propulsores sólidos do foguete eram protegidos por um material chamado MCC-1 que era “basicamente uma mistura de cortiça e epóxi”, disse Kaul. "A cortiça vai queimar e esse processo de queima também remove o calor. Além disso, ela faz a ablação - a camada simplesmente se solta, então o novo material será exposto e depois passará por ele novamente."

Contudo, como o revestimento foi concebido para queimar, permanecia o perigo de o processo causar danos. Kaul começou a trabalhar em uma camada protetora que não desmoronasse e ainda mantivesse uma temperatura segura por baixo. Ele recorreu ao trabalho da NASA com materiais de mudança de fase e os utilizou neste novo contexto. Ele incorporou o material em um revestimento que poderia ser aplicado como tinta, o que exigia a determinação da proporção correta entre o material de mudança de fase e o revestimento para obter os melhores resultados.
Depois de licenciar a patente do revestimento de mudança de fase da Marshall, o empresário Chris Bilec fundou a PrimeBilec e está trabalhando em vários produtos, incluindo um refrigerador sem gelo.
Kaul desenvolveu um material que "está encapsulado em um plástico. Quando vê calor, ele absorve esse calor para passar pela fase sólida em líquida. Como resultado, o calor não pode passar para o substrato - tudo passa por esse processo de transformação de fase". Portanto, o foguete propulsor sólido não derreteria com o calor extremo do lançamento. E graças ao epóxi que liga o revestimento a si mesmo e ao foguete, o material de mudança de fase não escorreria quando derretesse. Após testes pela NASA, o material foi aprovado para uso em espaçonaves, mas naquela época o programa do ônibus espacial havia sido descontinuado.

A NASA anunciou a patente do material para licenciamento e ele foi adquirido por Chris Bilec, empresário e veterano do Exército. Bilec fundou a PrimeBilec, com sede em Austin, TX, e o Tech Transfer Office de Marshall o conectou com Kaul para responder perguntas sobre o material. Kaul sugeriu que o revestimento tinha potencial para pintura externa de casas ou como revestimento de telhado, “de modo que durante o dia absorva calor e à noite libere esse calor e passe pelo ciclo”.

Bilec usou o material para revestir a traseira de um avião para evitar danos causados pelo calor dos motores a jato. “Para a aviação, estamos definindo o material de mudança de fase em 24° C”, ou aproximadamente a temperatura ambiente – a temperatura que a companhia aérea mantém na cabine. Ao utilizar essa temperatura, o revestimento absorverá calor que aumentaria a temperatura interna.

Ele percebeu o interesse de uma empresa que fabrica armadilhas térmicas para hospitais de Assuntos de Veteranos. “Eles monitoram o calor que sai dos canos do hospital”, disse Bilec. "Quando esses tubos ficam muito quentes, eles superaquecem e queimam seus sensores. Nossos produtos prolongarão a vida útil de seus coletores de calor."

Outra ideia é criar um “refrigerador sem gelo” junto com recipientes menores para almoços. Para os recipientes, o material phase-chase é incorporado em poliéster de qualidade alimentar para revestir o recipiente. Com o revestimento, a comida – ou cerveja – dentro do recipiente ficará mais fria por cerca de duas a quatro horas a mais, dependendo da temperatura externa.

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