Las ventanas inteligentes que cambian automáticamente de color según la intensidad de la luz solar están ganando atención, ya que pueden reducir las facturas de energía al bloquear los rayos visibles del sol durante el verano. Pero, ¿qué pasa con las ventanas que cambian de color dependiendo de la humedad del exterior durante la temporada del monzón o endías calurosos de verano?
Recientemente, un equipo de investigación coreano ha desarrollado la tecnología fuente para ventanas inteligentes que cambian de color según la cantidad de humedad, sin necesidad de electricidad.
El equipo de investigación conjunto estaba formado por el profesor Junsuk Rho de los departamentos de ingeniería mecánica y química, Jaehyuck Jang y Aizhan Ismukhanova del departamento de ingeniería química de POSTECH, y el profesor Inkyu Park del departamento de ingeniería mecánica de KAIST. Juntos, desarrollaron con éxito un color variablefiltrar usando una estructura de resonador de metal-hidrogel-metal usando hidrogel a base de quitosano, y combinarlo con células solares para hacer un sensor de humedad autoalimentado. Estos hallazgos de investigación se publicaron como una historia de portada en la última edición de Materiales ópticos avanzados , una revista especializada en nanociencia y óptica.
Los sensores que usan luz ya se usan ampliamente en nuestra vida diaria para medir el ECG, la calidad del aire o la distancia. El principio básico es usar la luz para detectar cambios en los alrededores y convertirlos en señales digitales.
la interferencia Fabri-Pero * es uno de los fenómenos de resonancia que se puede aplicar en sensores ópticos y se puede materializar en forma de películas delgadas de múltiples capas de metal-dieléctrico-metal. Se sabe que la longitud de onda de resonancia de la luz transmitida puede sercontrolado de acuerdo con el grosor y el índice de refracción de la capa dieléctrica. Sin embargo, los resonadores metal-dieléctrico-metal existentes tenían una gran desventaja al no poder controlar las longitudes de onda de la luz transmitida una vez que se fabrican, lo que dificulta su uso ensensores variables.
El equipo de investigación descubrió que cuando el hidrogel de quitosano se transforma en la estructura metal-hidrogel-metal, la longitud de onda de resonancia de la luz transmitida cambia en tiempo real dependiendo de la humedad del ambiente. Esto se debe a que el hidrogel de quitosano repite la expansión y contraccióna medida que la humedad cambia a su alrededor.
Usando este mecanismo, el equipo desarrolló un sensor de humedad que puede convertir la energía de la luz en electricidad combinando una batería solar con un filtro de longitud de onda variable de agua hecho de metamterial estructurado metal-hidrogel-metal que cambia la longitud de onda de resonancia dependiendo de la humedad externa.
El principio de diseño es superponer la longitud de onda de resonancia del filtro con la longitud de onda donde la absorción de las células solares cambia rápidamente. Este filtro está diseñado para cambiar la cantidad de absorción de luz de las células solares dependiendo de la cantidad de humedad, y conducir acambios eléctricos que finalmente detectan la humedad circundante.
A diferencia de los sensores ópticos de humedad convencionales, estos recién desarrollados funcionan independientemente del tipo de luz, ya sea natural, LED o de interior. Además, no solo funciona sin alimentación externa, sino que también puede predecir la humedad de acuerdo concolor del filtro.
El profesor Junsuk Rho, que dirigió la investigación, comentó: "Esta tecnología es una tecnología de detección que se puede usar en lugares como los reactores de energía nuclear donde las personas y la electricidad no pueden alcanzar". Añadió: "Creará una sinergia aún mayor si se combina con IoTtecnología como sensores de humedad que se activan o ventanas inteligentes que cambian de color según el nivel de humedad externa ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang POSTECH . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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