Los investigadores han desarrollado nuevas películas de plástico que se mantienen frías cuando se exponen a la luz solar y son muy livianas, fuertes y flexibles. Los materiales versátiles vienen en una variedad de colores y pueden incorporarse en productos arquitectónicos y portátiles para regular la temperatura de los edificios y las personas.sin requerir ningún poder.
"Los materiales utilizados para las tecnologías portátiles y las aplicaciones de arquitectura requieren el control simultáneo de múltiples propiedades para combinar el atractivo visual con el confort térmico", dijo Svetlana Boriskina, Massachusetts Institute of Technology, EE. UU., Y líder del equipo de investigación que desarrolló los materiales ".logró este desafiante equilibrio al crear el primer material flexible basado en plástico que combina varias propiedades ópticas con regulación térmica pasiva tanto por conducción como por radiación ".
En la revista The Optical Society OSA Materiales ópticos expresos , los investigadores describen cómo crearon las nuevas películas mediante la ingeniería de las propiedades del polietileno plástico comúnmente usado y económico y luego agregaron color usando nanopartículas y pigmentos. Las películas compuestas resultantes son duraderas pero flexibles y ofrecen una variedad de combinaciones de óptica,propiedades térmicas y mecánicas.
Además de mantenerse fresco cuando se expone a la luz, los nuevos materiales también se pueden diseñar para atrapar el calor, que podría usarse para hacer ropa abrigada o para crear camuflaje que oculta a una persona o vehículo de las cámaras de visión nocturna al ocultar el calor queProduce.
"Los materiales y procesos que utilizamos para hacer estas películas compuestas ya están disponibles comercialmente y probablemente podrían usarse para la fabricación de alto rendimiento de bajo costo de las películas a gran escala", dijo Boriskina. "Las películas tienen una gran cantidad de aplicaciones potenciales,incluido el uso como sustratos y revestimientos para células solares de película delgada y otros dispositivos electrónicos flexibles, así como para una variedad de dispositivos y prendas portátiles.
Estiramiento de películas de plástico
Por lo general, las propiedades de control de color y temperatura de los materiales se optimizan por separado para diferentes aplicaciones. Para modificar estas propiedades simultáneamente, los investigadores comenzaron con películas hechas de polietileno de peso molecular ultra alto. Al estirar físicamente las películas en varios grados, los investigadoresdescubrieron que podían cambiar las propiedades ópticas, mecánicas y térmicas del material.
"Estirar la película obliga a las cadenas de polímeros en el plástico a alinearse en una dirección paralela entre sí, lo cual es muy diferente de lo que se ve en los plásticos típicos", explicó Boriskina. "Demostramos que este estiramiento le da al plástico nuevo ypropiedades útiles, que incluyen conductividad térmica ultraalta, mayor transparencia de banda ancha, turbidez reducida, temperatura de fusión elevada y alta resistencia a la tracción ".
Para agregar color y propiedades ópticas adicionales a las películas, los investigadores incrustaron varias nanopartículas en el polímero antes de estirar el material. Mediante este proceso, es posible diseñar un compuesto que no se caliente bajo la luz solar mediante el uso de nanopartículas que absorbenluz, pero no absorba el calor solar infrarrojo. Por otro lado, el uso de partículas que dispersan eficientemente la luz infrarroja media producirá un material que atrapa el calor.
Las películas con parámetros de turbidez optimizados podrían usarse como capas de recubrimiento transparentes en las células solares de película delgada para aumentar la absorción de luz y al mismo tiempo ayudar a reducir la temperatura de la célula solar y aumentar la eficiencia.
Prueba de las muestras
Los investigadores crearon una variedad de películas de muestra y las probaron utilizando luz solar artificial de un simulador solar en el laboratorio. Las películas que contenían nanopartículas de silicio oscuro, por ejemplo, exhibieron temperaturas 20 grados Celsius más frías que un papel de referencia negro coloreado con tintes y pigmentos negrosUtilizando imágenes de cámara infrarroja, los investigadores también observaron que el calor se propaga lateralmente a lo largo de una muestra iluminada por un rayo láser. Este tipo de propagación del calor ayuda a reducir la temperatura del punto caliente iluminado y promueve el enfriamiento porque el calor viaja a áreas de la superficie del material.no directamente iluminado por la luz.
Los investigadores planean probar sus nuevos materiales al aire libre con luz solar natural antes de avanzar con los planes de comercialización. También están utilizando sus hallazgos de esta investigación para desarrollar fibras de polietileno y textiles tejidos o de punto que serían útiles para tecnologías portátiles.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por La sociedad óptica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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