Los investigadores de la Escuela de Ingeniería Cockrell de la Universidad de Texas en Austin están un paso más cerca de ofrecer ventanas inteligentes con un nuevo nivel de eficiencia energética, materiales de ingeniería que permiten que las ventanas revelen la luz sin transferir calor y, por el contrario, bloqueen la luzpermitiendo la transmisión de calor, como se describe en dos nuevos trabajos de investigación.
Al permitir que los ocupantes de interiores controlen con mayor precisión la energía y la luz solar que pasan a través de una ventana, los nuevos materiales podrían reducir significativamente los costos de calefacción y refrigeración de los edificios.
En 2013, la profesora de ingeniería química Delia Milliron y su equipo se convirtieron en los primeros en desarrollar materiales electrocrómicos de doble banda que combinan dos materiales con propiedades ópticas distintas para el control selectivo de la luz infrarroja cercana NIR visible y productora de calor.Número 2013 de Naturaleza , el grupo de investigación de Milliron demostró cómo, utilizando una pequeña sacudida de electricidad, un material de nanocristales podría cambiarse de un lado a otro, permitiendo un control independiente de la luz y la energía.
El equipo ahora ha diseñado dos nuevos avances en materiales electrocrómicos: un modo frío altamente selectivo y un modo cálido, que no se creía posible hace varios años.
El material en modo frío es un paso importante hacia un producto comercializado porque permite el control del 90 por ciento de NIR y el 80 por ciento de la luz visible del sol y toma solo unos minutos cambiar entre modos. El material previamente informado podría requerir horas.
Para lograr este alto rendimiento, Milliron y un equipo, incluido el investigador postdoctoral de la Escuela Cockrell Jongwook Kim y el colaborador Brett Helms del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, desarrollaron una nueva arquitectura nanoestructurada para materiales electrocrómicos que permite un modo frío para bloquear el infrarrojo cercanoluz mientras permite que la luz visible brille. Esto podría ayudar a reducir los costos de energía para enfriar edificios y casas durante el verano. Los investigadores informaron la nueva arquitectura en Nano letras el 20 de julio
"Creemos que nuestro nuevo nanocompuesto arquitectónico podría verse como un material modelo, estableciendo el diseño ideal para un material electrocrómico de doble banda", dijo Milliron. "Este material podría ser ideal para la aplicación como una ventana electrocrómica inteligente para edificios".
En el documento, el equipo demuestra cómo el nuevo material puede modular de forma fuerte y selectiva la luz visible y el NIR aplicando un voltaje pequeño.
Para optimizar el rendimiento de los electrocrómicos para un uso práctico, el equipo organizó los dos componentes del material compuesto para crear una red porosa interpenetrante. La arquitectura del marco proporciona canales para el transporte de cambios electrónicos e iónicos. Esta organización permite una conmutación entre modos sustancialmente más rápida..
Los investigadores ahora están trabajando para producir un material nanocompuesto estructurado de manera similar mediante métodos simples, adecuados para la fabricación de bajo costo.
En un segundo trabajo de investigación, Milliron y su equipo, incluido el estudiante graduado de la Escuela Cockrell Clayton Dahlman, informaron una prueba de concepto que demuestra cómo pueden lograr propiedades de control óptico en ventanas a partir de una película de un solo componente bien diseñada.El concepto incluye un recubrimiento simple que crea un nuevo modo cálido, en el que se puede bloquear la luz visible, mientras que puede entrar la luz infrarroja cercana. Esta nueva configuración podría ser más útil en un día soleado de invierno, cuando un ocupante desearía que la radiación infrarrojapasar a un edificio en busca de calor, pero se reducirá el resplandor de la luz solar.
En este documento, publicado en el Revista de la Sociedad Americana de Química Milliron demostró que un recubrimiento que contiene un solo componente ¬- nanocristales de titania dopados - podría demostrar un control dinámico sobre la transmitancia de la radiación solar. Debido a dos mecanismos de carga distintos que se encuentran a diferentes voltajes aplicados, este material puede bloquear selectivamenteradiación infrarroja.
"Estos dos avances muestran que es posible un control dinámico sofisticado de la luz solar", dijo Milliron. "Creemos que nuestros materiales basados en nanocristales diseñados deliberadamente podrían cumplir los objetivos de rendimiento y costo necesarios para avanzar hacia la comercialización de ventanas inteligentes".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Texas en Austin . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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