Un equipo de investigadores del MIT ha desarrollado una nueva forma de hacer que las ventanas cambien de transparente a opaca, lo que puede ahorrar energía al bloquear la luz solar en los días calurosos y, por lo tanto, reducir los costos de aire acondicionado. Mientras que otros sistemas para hacer que el vidrio se oscurezcaexiste, el nuevo método ofrece ventajas significativas al combinar tiempos de respuesta rápidos y bajas necesidades de energía.
Una vez que el vidrio cambia de claro a oscuro, o viceversa, el nuevo sistema requiere poca o ninguna energía para mantener su nuevo estado; a diferencia de otros materiales, solo necesita electricidad cuando es hora de volver a cambiar.
Los resultados se informan esta semana en el diario en línea Chem en un documento de la profesora de química del MIT Mircea Dinca, estudiante de doctorado Khalid Al-Kaabi, y ex postdoctorado Casey Wade, ahora profesora asistente en la Universidad de Brandeis.
El nuevo descubrimiento utiliza materiales electrocrómicos, que cambian su color y transparencia en respuesta a un voltaje aplicado, explica Dinca. Estos son bastante diferentes de los materiales fotocrómicos, como los que se encuentran en algunos anteojos que se vuelven más oscuros cuando la luz se vuelve más brillante.los materiales tienden a tener tiempos de respuesta mucho más lentos y a sufrir un cambio menor en sus niveles de opacidad.
Los materiales electrocrómicos existentes tienen limitaciones similares y solo han encontrado aplicaciones de nicho. Por ejemplo, los aviones Boeing 787 tienen ventanas electrocrómicas que se oscurecen para evitar que la luz del sol atraviese la cabina. Las ventanas pueden oscurecerse al encender el voltaje, Dincadice, pero "cuando activa el interruptor, la ventana tarda unos minutos en oscurecerse. Obviamente, quiere que sea más rápido"
La razón de esa lentitud es que los cambios dentro del material dependen de un movimiento de electrones, una corriente eléctrica, que le da a toda la ventana una carga negativa. Los iones positivos luego se mueven a través del material para restablecer el equilibrio eléctrico, creandoel efecto de cambio de color. Pero mientras los electrones fluyen rápidamente a través de los materiales, los iones se mueven mucho más lentamente, lo que limita la velocidad de reacción general.
El equipo del MIT superó eso al usar materiales similares a esponjas llamados estructuras metálicas orgánicas MOF, que pueden conducir electrones e iones a velocidades muy altas. Dichos materiales se han utilizado durante aproximadamente 20 años por su capacidad para almacenar gases dentro desu estructura, pero el equipo del MIT fue el primero en aprovecharlos por sus propiedades eléctricas y ópticas.
El otro problema con las versiones existentes de materiales de sombreado automático, dice Dinca, es que "es difícil obtener un material que cambie de completamente transparente a, digamos, completamente negro". Incluso las ventanas en el 787 solo pueden cambiar aun tono oscuro de verde, en lugar de volverse opaco.
En investigaciones anteriores sobre MOF, Dinca y sus estudiantes habían fabricado material que podría cambiar de claro a tonos de azul o verde, pero en este trabajo recientemente informado han logrado el objetivo largamente buscado de producir un recubrimiento que pueda cubrir tododesde perfectamente claro hasta casi negro logrado mediante la combinación de dos colores complementarios, verde y rojo. El nuevo material se hace combinando dos compuestos químicos, un material orgánico y una sal de metal. Una vez mezclados, estos se autoensamblan en una película delgadadel material conmutable.
"Es esta combinación de estos dos, de un tiempo de cambio relativamente rápido y un color casi negro, lo que realmente ha entusiasmado a la gente", dice Dinca.
Las nuevas ventanas tienen el potencial, dice, de hacer mucho más que simplemente prevenir el deslumbramiento. "Esto podría conducir a ahorros de energía bastante significativos", dice, al reducir drásticamente la necesidad de aire acondicionado en edificios con muchas ventanas en caliente.climas "Podrías encender un interruptor cuando el sol brilla por la ventana y oscurecerlo", o incluso hacer que todo el lado del edificio se oscurezca de una vez, dice.
Si bien las propiedades del material ahora se han demostrado en un entorno de laboratorio, el siguiente paso del equipo es hacer un dispositivo a pequeña escala para realizar más pruebas: una muestra cuadrada de 1 pulgada, para demostrar el principio en acción para inversores potencialesen la tecnología y para ayudar a determinar cuáles serían los costos de fabricación de tales ventanas.
Dinca dice que también se necesitan más pruebas para demostrar lo que han determinado a partir de las pruebas preliminares: que una vez que se gira el interruptor y el material cambia de color, no requiere más energía para mantener su nuevo estado. No se necesita energía adicional hastael interruptor se voltea para volver el material a su estado anterior, ya sea transparente u opaco. Por el contrario, muchos materiales electrocrómicos existentes requieren una entrada continua de voltaje.
Además de las ventanas inteligentes, dice Dinca, el material también podría usarse para algunos tipos de pantallas de baja potencia, similares a las pantallas como la tinta electrónica utilizada en dispositivos como el Kindle y basada en la tecnología desarrollada por el MIT pero basadaen un enfoque completamente diferente.
Quizás no sea sorprendente que la investigación haya sido financiada en parte por una organización en una región donde tales ventanas de bloqueo de luz serían particularmente útiles: el Instituto Masdar, con sede en los Emiratos Árabes Unidos, a través de un acuerdo de cooperación con el MIT. La investigación también recibióapoyo del Departamento de Energía de EE. UU., a través del Centro para Excitonics, un Centro de Frontera Energética.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por David L. Chandler. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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