Nanomaterial fotónico reduce la temperatura de centros de datos sin consumo eléctrico alguno

La computación avanzada y los centros de procesamiento de datos afrontan una crisis energética sin precedentes donde la refrigeración convencional absorbe aproximadamente el 20 por ciento de la electricidad global. Para mitigar esta exigencia termodinámica, la investigación en ciencia de materiales converge con los algoritmos de Inteligencia Artificial mediante el desarrollo de nanoestructuras capaces de enfriar superficies bajo la radiación solar directa sin consumo eléctrico alguno.

Ingeniería nanométrica y disipación térmica pasiva

El grupo Functional Nanoscale Devices for Energy (FINDER) del Instituto de Micro y Nanotecnología ha diseñado una estrategia basada en fluoruro de polivinilideno (PVDF) estructurado en tres dimensiones. Mediante el uso de moldes nanoporosos de óxido de aluminio anodizado, los investigadores controlan con precisión milimétrica la geometría interna del polímero. Este diseño maximiza las propiedades ópticas esenciales para la refrigeración radiativa pasiva diurna.

• Material base: Fluoruro de polivinilideno (PVDF) con alta capacidad de emisión infrarroja.
• Mecanismo físico: Alta reflectancia solar combinada con emisión térmica en la ventana de transparencia atmosférica (8 a 13 micrómetros).
• Rendimiento térmico: Reducción de hasta 12,9 grados centígrados por debajo de la temperatura ambiente bajo radiación solar directa.
• Propiedades superficiales: Carácter hidrófobo, efecto autolimpiante y estabilidad frente a la humedad y la radiación ultravioleta.

Optimización computacional y modelos predictivos

El diseño de geometrías tridimensionales a escala nanométrica requiere simulaciones electromagnéticas complejas y modelos de Inteligencia Artificial capaces de predecir el comportamiento óptico de los materiales antes de su síntesis física. La optimización de la estructura interna del polímero se beneficia de algoritmos de aprendizaje automático que parametrizan la dispersión de la luz y la transmitancia espectral, acelerando la validación de los prototipos desarrollados en el marco del proyecto COOLed.

Su carácter hidrófobo que favorece el efecto autolimpiante y se mantiene estable frente a la humedad, así como su durabilidad en exteriores.

Cristina Vicente, Instituto de Micro y Nanotecnología

Implicaciones industriales y marco regulatorio

La escalabilidad de este proceso de fabricación mediante plantillas nanoporosas permite su integración en fachadas, cubiertas de edificios, vehículos y centros de datos. Desde la perspectiva del marco regulatorio europeo, la adopción de tecnologías de enfriamiento pasivo contribuye directamente a los objetivos de eficiencia energética exigidos por las directivas comunitarias y la Ley de Inteligencia Artificial en lo referente al impacto ambiental y la sostenibilidad de las infraestructuras computacionales.

Este método de fabricación es relativamente económico ya que se puede adaptar a procesos industriales.

Cristina Vicente, Instituto de Micro y Nanotecnología