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» » Una "ventana inteligente universal" para controlar la luz y el calor

Referencia: KurzweilAI.net, 16 de agosto 2013

Investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) en el Departamento de Energía de EE.UU., han diseñado un nuevo material para hacer ventanas inteligentes aún más inteligentes.

Una ventana inteligente de vidrio que se puede activar para bloquear la luz o el calor. Crédito: Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley.


El material es un recubrimiento delgado de nanocristales incrustados en vidrio, que se pueden modificar dinámicamente la luz solar a medida que pasa a través de una ventana.

A diferencia de las tecnologías existentes, el revestimiento proporciona un control selectivo sobre la luz visible y la producción de calor cercano a la luz infrarroja (NIR) de forma independiente, por lo que las ventanas puede maximizar tanto el ahorro energético como el confort de los ocupantes de una gran variedad de climas.

Ventanas inteligentes actuales. Crédito: Berkeley Lab.

Las "ventanas inteligentes" actuales como ésta puede cambiar entre transparente y opaco, pero no entre la luz visible y la infrarroja.

Ahorro de energía

"En EE.UU., se gasta cerca de una cuarta parte de la energía total en iluminación, calefacción y refrigeración de los edificios", apunta Delia Milliron, química de la Molecular Foundry del Laboratorio de Berkeley, que dirigió esta investigación. "Cuando se utiliza como un recubrimiento de ventana, este nuevo material puede tener un impacto mayor en la construcción de la eficiencia energética."

El grupo de investigación de Milliron ya es bien conocido por su tecnología de ventanas inteligentes que bloquean los NIR sin bloquear la luz visible. Las bisagras de esta tecnología tienen un efecto electrocrómico: una pequeña descarga de electricidad cambia el material de transmisores NIR a estados de bloqueo NIR.

Este nuevo trabajo tiene su enfoque al siguiente nivel, proporcionando un control independiente sobre la luz visible y los NIR. La innovación ha sido reconocida recientemente con el Premio 2013 en I+D, y los investigadores están en las primeras etapas de comercialización de dicha tecnología.

Ventanas conmutables permiten una iluminación ajustable y control del calor

Se embeben los nanocristales de óxido de indio y estaño (azul) en una matriz vítrea de óxido de niobio (verde), que forman un material compuesto (derecha, átomos de niobio son colocados en un centro octaedro verde, los átomos de oxígeno son rojos y los de indio son de color azul). El material puede cambiar entre trasmitir infrarrojos infrarrojos o bloquearlos con una pequeña descarga de electricidad. Crédito: Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley.

El control independiente de la luz NIR significa que con sólo pulsar un botón o accionando un interruptor se puede variar la tensión electroquímica aplicada en un rango de 2,5 voltios), los ocupantes pueden tener luz natural en interiores sin el exceso de calor no deseado, reduciendo la necesidad de aire acondicionado e iluminación artificial. La misma ventana también puede cambiar a un modo oscuro bloqueando la luz y el calor, o a un modo luminoso, totalmente transparente.

"Estamos entusiasmados con la combinación de esta singular función óptica con la técnica de procesamiento de bajo costo y amigable ambientalmente", señaló Llordés, científico del proyecto de trabajo con Milliron. "Eso es lo que convierte a este concepto de "ventana inteligente universal" en una tecnología competitiva prometedora."

En el corazón de esta tecnología hay un nuevo material electrocrómico, diseñado a partir de nanocristales de óxido de indio y estaño embebido en una matriz vítrea de óxido de niobio. El material compuesto resultante combina dos funcionalidades distintas, una que proporciona el control de la luz visible y la otra, el control de NIR.

Los investigadores encontraron una interacción sinérgica en una pequeña región de la matriz vítrea que acoge el nanocristal y aumenta la potencia del efecto electrocrómico, lo que significa que pueden utilizarse recubrimientos más delgados sin comprometer el rendimiento. La clave está en que la forma de los átomos conectan a través de la interfaz de nanocristales de vidrio y provoca una reorganización estructural en la matriz de vidrio.

La interacción abre un espacio en el interior del vidrio, permitiendo a su carga entrar y salir más fácilmente.

Este descubrimiento también sugiere nuevas oportunidades para los materiales de una batería, donde el transporte de iones a través de electrodos llega a ser un desafío.

El trabajo de la Molecular Foundry estuvo apoyado por la DOE’s Office of Science.


- Referencias: Anna Llordés et al, Tunable near-infrared and visible-light transmittance in nanocrystal-in-glass composites, Nature, 2013, DOI: 10.1038/nature12398.
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Editor del blog Pedro Donaire

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