Ventanas inteligentes para el control de la radiación solar

Guillermo Garcia, Delia Milliron, y Anna Llordés han creado un nuevo material electrocrómico para ventanas inteligentes que permite controlar tanto la transmisión de luz solar como la del infrarrojo cercano.

La incidencia de la radiación solar en los edificios es una fuente de calor que puede ser beneficiosa o perjudicial para el equilibrio energético. Investigadores del Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) del Departamento de Energía de EEUU han diseñado un nuevo tipo de ventanas inteligentes.

El material utilizado es un recubrimiento delgado de nanocristales incorporados en vidrio que pueden que se pueden modificar de forma dinámica la luz del sol a medida que atraviesa la ventana. A diferencia de las tecnologías existentes, el revestimiento proporciona un control selectivo tanto sobre la luz visible entrante como sobre la radiación del infrarrojo cercano (NIR) que atraviesa la ventana. De esta forma se puede maximizar tanto el ahorro energético como el confort de los usuarios en una gran variedad de climas.

Portada de la revista Nature

El artículo “Tunable near-infrared and visible light transmittance in nanocrystal-in-glass composites,” de Delia Milliron, co-escrito por Anna Llordés y Guillermo Garcia, y con la colaboración de Jaume Gazquez del Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB), ha sido portada de la revista Nature.

El grupo de investigación de Milliron ha trabajado previamente en una tecnología que bloquea el NIR sin bloquear la luz visible, basada en un efecto electrocrómico: un pequeño impulso eléctrico permite que el material pase de un estado en el que transmite el NIR a otro estado en que lo bloquea. Su nuevo trabajo llega a un nivel más avanzado, proporcionando un control independiente sobre la luz visible y el NIR. La innovación ha sido reconocida recientemente con un 2013 R&D 100 Award y se encuentran en las primeras etapas de comercialización.

El control independiente sobre la radiación NIR supone que los usuarios pueden tener luz natural en interiores sin ganancia térmica no deseada, reduciendo las necesidades de aire acondicionado e iluminación artificial. La misma ventana puede volverse translúcida, bloqueando tanto la luz como el calor, o bien totalmente transparente.

Los nanocristales (en azul) embebidos en la matriz vítrea (verde) forman un material compuesto con doble funcionalidad. Una interacción sinérgica en la interfaz incrementa la potencia del efecto termocrómico.

La tecnología utilizada se basa en nanocristales de óxido de indio y estaño embebidos en una matriz vítrea de óxido de niobio. El material compuesto resultante combina dos funcionalidades, controlando tanto el NIR como la luz visible. Pero además, los investigadores encontraron una interacción sinérgica en la pequeña región de contacto entre la matriz vítrea y los nanocristales, donde aumenta la potencia del efecto electrocrómico. Esto significa que se pueden utilizar recubrimientos más delgados sin comprometer su rendimiento. La clave está en que la forma en que los átomos se enlazan a través de la interfaz nanocristal-vidrio provoca una reorganización estructural en la matriz de vidrio. La interacción se abre espacio en el interior del vidrio, lo que permite que las cargas entren y salgan más fácilmente. Más allá de las ventanas electrocrómicas, este descubrimiento sugiere nuevas oportunidades para el desarrollo de baterías.

Via | Berkeley Lab News Center

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