El revolucionario revestimiento de cambio de fase captura el calor para cohetes, tuberías e incluso para su bebida

Spinoff es la publicación anual de la NASA que presenta tecnología de la NASA comercializada con éxito. Esta comercialización ha contribuido al desarrollo de productos y servicios en los campos de la salud y la medicina, bienes de consumo, transporte, seguridad pública, tecnología informática y recursos ambientales.

La mayoría de las personas disfrutan de una bebida helada en un día caluroso sin pensar en la física que ocurre en el vaso. Pero la reacción de cambio de fase (en este caso, cuando el hielo absorbe calor de la bebida y se derrite) es poderosa. Un recubrimiento creado por la NASA para aprovechar esa misma reacción podría aparecer en aviones de pasajeros o ser la clave para una hielera sin hielo.

Con los cambios de fase, según Raj Kaul, científico de materiales del Centro Marshall de Vuelos Espaciales, la temperatura se mantiene estable exactamente en el punto de transición. "Si congelas un termómetro en un bloque de hielo y empiezas a calentarlo, la temperatura se mantendrá en 32 °F, incluso en la parte ya derretida. Sólo una vez que el hielo esté completamente derretido el agua comenzará a aumentar su temperatura".

Para el agua, el punto de fusión/congelación es de 32 °F, pero la NASA desarrolló un conjunto de materiales con diferentes puntos de fusión. Inicialmente, el plan era utilizar estos materiales dentro de trajes espaciales, que pueden calentarse a medida que se acumula el calor corporal. Sin embargo, a principios de la década de 2000, Kaul comenzó a investigar una forma de utilizar materiales de cambio de fase en el exterior del transbordador espacial. Los propulsores de cohetes sólidos estaban protegidos por un material llamado MCC-1 que era “básicamente una mezcla de corcho y epoxi”, dijo Kaul. "El corcho se quemará y ese proceso de quemado también elimina el calor. Además, se extirpa:la capa simplemente se desprende, por lo que el nuevo material quedará expuesto y luego volverá a atravesarlo".

Sin embargo, debido a que el recubrimiento fue diseñado para quemarse, persistía el peligro de que el proceso causara daños. Kaul comenzó a trabajar en una capa protectora que no se extirparía y aún mantendría una temperatura segura debajo. Recurrió al trabajo de la NASA con materiales de cambio de fase y los utilizó en este nuevo contexto. Incorporó el material a un recubrimiento que podía aplicarse como pintura, lo que requería determinar la proporción correcta entre el material de cambio de fase y el recubrimiento para obtener los mejores resultados.

Después de obtener la licencia de la patente para el recubrimiento de cambio de fase de Marshall, el empresario Chris Bilec fundó PrimeBilec y está trabajando en varios productos, incluido un refrigerador sin hielo.

Kaul desarrolló un material que "está encapsulado en un plástico. Cuando ve calor, lo absorbe para pasar por la fase de sólido a líquido. Como resultado, el calor no puede pasar al sustrato; todo pasa por este proceso de transformación de fase". Por lo tanto, el propulsor sólido del cohete no se derretiría por el calor extremo del lanzamiento. Y gracias al epoxi que une el recubrimiento a sí mismo y al cohete, el material de cambio de fase no gotearía cuando se derritiera. Después de las pruebas realizadas por la NASA, el material fue aprobado para su uso en naves espaciales, pero en ese momento, el programa del transbordador había sido descontinuado.

La NASA anunció la patente del material para su concesión de licencia y Chris Bilec, un empresario y veterano del ejército, se hizo con él. Bilec fundó PrimeBilec, con sede en Austin, TX, y la Tech Transfer Office de Marshall lo puso en contacto con Kaul para responder preguntas sobre el material. Kaul sugirió que el recubrimiento tenía potencial para pintura exterior de casas o como recubrimiento para techos, "de modo que durante el día absorberá el calor y durante la noche liberará ese calor y pasará por el ciclo".

Bilec utilizó el material para recubrir la parte trasera de un avión para evitar daños por calor provocados por los motores a reacción. "Para la aviación, estamos configurando el material de cambio de fase a 24° C", o aproximadamente la temperatura ambiente, la temperatura que la aerolínea mantiene en la cabina. Al utilizar esa temperatura, el revestimiento absorberá el calor que elevaría la temperatura interna.

Ha visto interés por parte de una empresa que fabrica trampas de calor para hospitales de Asuntos de Veteranos. "Monitorean el calor que sale de las tuberías del hospital", dijo Bilec. "Cuando estas tuberías se calientan demasiado, se sobrecalientan y queman sus sensores. Nuestros productos extenderán la vida útil de sus trampas de calor".

Otra idea es crear una “refrigeradora sin hielo” junto con recipientes más pequeños para los almuerzos. Para los contenedores, el material de seguimiento de fases está incrustado en poliéster de calidad alimentaria para recubrir el contenedor. Con el recubrimiento, la comida (o la cerveza) dentro del recipiente permanecerá más fría durante aproximadamente dos a cuatro horas más, dependiendo de la temperatura exterior.

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