Investigadores de la Escuela de Ingeniería Cockrell de la Universidad de Texas en Austin han inventado un nuevo material de ventana inteligente flexible que, cuando se incorpore en ventanas, techos solares o incluso superficies de vidrio curvadas, tendrá la capacidad de controlar tanto el calor como la luz desdeel sol. Su artículo sobre el nuevo material se publicará en la edición de septiembre de Materiales de la naturaleza .
Delia Milliron, profesora asociada en el Departamento de Ingeniería Química de McKetta, y el avance de su equipo es un nuevo proceso de baja temperatura para recubrir el nuevo material inteligente en plástico, lo que hace que sea más fácil y más barato aplicarlo que los recubrimientos convencionales hechos directamente sobreEl equipo demostró un dispositivo electrocrómico flexible, lo que significa que una pequeña carga eléctrica aproximadamente 4 voltios puede aligerar u oscurecer el material y controlar la transmisión de radiación infrarroja cercana que produce calor. Estas ventanas inteligentes tienen como objetivo ahorraren facturas de refrigeración y calefacción para hogares y negocios.
El equipo de investigación es una colaboración internacional, que incluye científicos en el Centro Europeo de Radiación de Sincrotrón y CNRS en Francia, e Ikerbasque en España. Los investigadores de la Facultad de Ciencias Naturales de UT Austin proporcionaron un trabajo teórico clave.
El proceso de baja temperatura de Milliron y su equipo genera un material con una nanoestructura única, que duplica la eficiencia del proceso de coloración en comparación con un recubrimiento producido por un proceso convencional de alta temperatura. Puede cambiar entre claro y tintado más rápidamente, utilizandomenos poder.
El nuevo material electrocrómico, al igual que su contraparte procesada a alta temperatura, tiene una estructura amorfa, lo que significa que los átomos carecen de una organización de largo alcance como se encontraría en un cristal. Sin embargo, el nuevo proceso produce una disposición local única de los átomosen una estructura lineal en forma de cadena Mientras que los materiales amorfos convencionales producidos a alta temperatura tienen una estructura tridimensional más densa, el nuevo material estructurado linealmente de los investigadores, hecho de óxido de niobio químicamente condensado, permite que los iones entren y salgan más librementeComo resultado, es dos veces más eficiente energéticamente que el material de ventana inteligente procesado convencionalmente.
En el corazón del estudio del equipo se encuentra su rara visión de la estructura a escala atómica de los materiales amorfos, cuyas estructuras desordenadas son difíciles de caracterizar. Debido a que existen pocas técnicas para caracterizar la estructura a escala atómica lo suficiente como para comprender las propiedades,ha sido difícil diseñar materiales amorfos para mejorar su rendimiento.
"Hay relativamente poca información sobre los materiales amorfos y cómo sus propiedades se ven afectadas por la estructura local", dijo Milliron. "Pero pudimos caracterizar con suficiente especificidad cuál es la disposición local de los átomos, para que arroje luz sobrelas diferencias en las propiedades de forma racional "
Graeme Henkelman, coautor del artículo y profesor de química en la Facultad de Ciencias Naturales de UT Austin, explica que determinar la estructura atómica de los materiales amorfos es mucho más difícil que los materiales cristalinos, que tienen una estructura ordenada. En este caso, los investigadores pudieron usar una combinación de técnicas y medidas para determinar una estructura atómica que sea consistente tanto en el experimento como en la teoría.
"Estos esfuerzos de colaboración que combinan técnicas complementarias son, en mi opinión, la clave para el diseño racional de nuevos materiales", dijo Henkelman.
Milliron cree que el conocimiento adquirido aquí podría inspirar la ingeniería deliberada de materiales amorfos para otras aplicaciones, como los supercondensadores que almacenan y liberan energía eléctrica de manera rápida y eficiente.
El próximo desafío del laboratorio Milliron es desarrollar un material flexible utilizando su proceso de baja temperatura que cumpla o supere el mejor rendimiento de los materiales electrocrómicos fabricados mediante el procesamiento convencional a alta temperatura.
"Queremos ver si podemos unir el mejor rendimiento con esta nueva estrategia de procesamiento a baja temperatura", dijo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Texas en Austin . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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