¿En qué se parecen las berenjenas y los aviones?

Empieza a hacer cada vez más calor, y eso implica cambios en nuestro vestuario: tejidos más ligeros, mangas cortas y colores más claros. Todo lo que sea necesario para poder soportar mejor las altas temperaturas que nos podamos encontrar.

Todos sabemos que el negro se calienta más al sol y no conviene llevarlo de manera ceñida en verano. Pero hay un vegetal que rompe con esta idea, un vegetal negro que no se recalienta y cuya estrategia ha podido ser usada en la aviación. ¿Qué tienen que ver los aviones con las berenjenas?

De dónde viene el color

La relación entre el color y la temperatura que alcanza cuando se expone al sol surge de la propia naturaleza de la luz, formada por fotones de radiación electromagnética que percibimos de uno u otro color según su longitud de onda. No todas las radiaciones entran dentro de los colores visibles, sino que también pueden tener otras longitudes de onda que no podemos ver como el infrarrojo que usamos para la comunicación del mando a distancia. Por este motivo puedes cambiar de canal si apuntas a la tele reflejada en un espejo.

Un objeto tiene un color determinado si es capaz de interaccionar con la radiación que incide sobre él. Por ejemplo, cuando vemos un objeto de color rojo es porque este absorbe todos los fotones de todas las longitudes de onda excepto aquellos asociados al rojo, haciendo que esta sea la única radiación visible que refleja el objeto y que llega a nuestros ojos para ser interpretada.

En este sentido, los casos de color más extremos son el blanco y el negro. En un objeto blanco, todos los fotones son reflejados y vemos la suma de todos los colores, que percibimos como un blanco brillante. Y el negro es el extremo opuesto. Un objeto negro es capaz de absorber toda la radiación visible que incide sobre él y no refleja ninguno. A nuestros ojos no llega nada de información lumínica y lo interpretamos como la falta de color y oscuridad, un color propio que llamamos negro.

¿Pero a qué nos referimos con absorber radiación? La energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma. Por este motivo, esta radiación absorbida se libera pero en forma de calor y radiación infrarroja, que es lo que perciben las cámaras térmicas que miden la temperatura a distancia.

Por este motivo, un objeto de color blanco se calienta menos y un objeto negro se calienta más si incide la luz sobre él. El color blanco refleja la luz y no llega a calentarse, en cambio el objeto negro absorbe la energía de la luz que incide sobre él y se calienta.

Este fenómeno es inevitable, pero hay maneras de contrarrestarlo. Solo hay que fijarse en la naturaleza para ver una paradoja en forma de algo negro que no se recalienta aunque se quede horas al sol: las berenjenas.

La paradoja de la berenjena

La berenjena parece contradecir lo que acabamos de contar. Al ser de un morado tan oscuro, debería calentarse a partir de la luz solar, cocinándose por dentro si el sol le incide demasiado tiempo. Sin embargo, es capaz de mantener el interior tibio. ¿Cómo logra este juego de magia?

La clave está en el color del interior de la berenjena. Las características de absorción de radiación que hemos descrito eran para materiales individuales de color blanco y negro. El blanco no se calienta y el negro sí. Sin embargo, al combinar capas de diferentes colores como sucede en la berenjena, suceden fenómenos interesantes.

Los físicos descubrieron que las berenjenas no se recalientan debido a su combinación de colores y capas. Este vegetal está formado por una fina capa de color negro que recubre la capa gruesa y blanca de su interior. Una situación similar a lo que podríamos tener si pintamos de negro una estatua maciza de yeso. Esto provoca una especie de pelea entre ambas capas con la radiación que le llega.

Cuando el sol incide sobre la berenjena, la capa negra externa empezará a absorber la radiación, que libera en forma de calor e infrarrojo al interior de la berenjena. En ese momento, la capa blanca interna refleja la radiación infrarroja y la devuelve a la piel, que no le queda más remedio que expulsarlo al exterior. Esta combinación hace que el exterior de la berenjena se sienta más caliente al tacto, pero el interior permanezca fresco sin aumentar su temperatura.

Lejos de ser una curiosidad, ciertos avances en ingeniería han sido gracias a este descubrimiento. Los aviones siempre son blancos y no es por capricho, ya que de este modo reflejan la radiación del sol mientras vuelan y evitan que el interior se caliente. Gracias a las berenjenas, se han desarrollado pinturas negras que pueden ser aplicadas a los aviones.

Antes de aplicar la pintura negra, recubren la parte del avión que van a pintar con varias capas de pintura blanca, diseñada para reflejar de manera especialmente eficiente la radiación infrarroja. Sobre esas capas de añade la pintura negra. Con ese método, la radiación hace el mismo proceso que en la berenjena y se puede tener un avión completamente pintado de negro que mantiene la temperatura de su interior sin mucho problema, algo que se empieza a aplicar especialmente en aviones militares.

Alguno puede verse tentado a usar este truco para su ropa en verano, y llevar una capa blanca debajo de una capa negra de tejido. Curiosamente, el truco funcionaria y aunque la prenda negra se caliente, esa radiación no llegaría a nuestro cuerpo.

Sin embargo, no es algo aconsejable. Nuestro cuerpo emite calor y radiación infrarroja propia, que también es reflejada por la capa blanca de vuelta a nuestro cuerpo, sintiendo un efecto invernadero dentro de nuestro vestuario. Por ahora hay trucos que solo pueden ser usados por berenjenas y aviones.

QUE NO TE LA CUELEN:

• La luz está formada por fotones que llevan radiación electromagnética de diferentes tipos. Si quieres saber más, aquí tienes un artículo en el que describe mejor este fenómeno.
• Es difícil obtener un negro puro en la naturaleza, ya que siempre acaban reflejando un poco de luz. Actualmente, el negro más negro del mundo es el pigmento Vantablack 2.0., capaz de absorber un 99.96% de la luz.

REFERENCIAS:

• Chen, Yijun, et al. “Colored and Paintable Bilayer Coatings with High Solar-Infrared Reflectance for Efficient Cooling.” Science Advances, vol. 6, no. 17, American Association for the Advancement of Science (AAAS), Apr. 2020
• PPG Aerospace Solar-Control Coatings Use Eggplant-like Technology for Cooler Plane | Products Finishing.