Un equipo de investigación internacional dirigido por científicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur NTU Singapur ha inventado un material de ventana 'inteligente' que controla la transmisión de calor sin bloquear las vistas, lo que podría ayudar a reducir la energía necesaria para enfriar y calentar edificios.
Desarrollado por investigadores de NTU, el nuevo material de ahorro de energía para ventanas electrocrómicas EC que opera con solo presionar un interruptor está diseñado para bloquear la radiación infrarroja, que es el componente principal de la luz solar que emite calor.
El nuevo material tiene una nanoestructura diseñada específicamente y comprende materiales avanzados como dióxido de titanio TiO 2 , trióxido de tungsteno WO 3 , neodimio-niobio Nd-Nb y óxido de estaño IV SnO 2 .El material compuesto está diseñado para recubrirse en paneles de ventanas de vidrio, y cuando se activa con electricidad, los usuarios podrían 'encender y apagar' la transmisión de radiación infrarroja a través de la ventana.
La invención, que aparece junto a la portada de la revista ACS Omega , podría bloquear hasta el 70 por ciento de la radiación infrarroja de acuerdo con simulaciones experimentales sin comprometer las vistas a través de la ventana, ya que permite que pase hasta el 90 por ciento de la luz visible.
El material también es aproximadamente un 30 por ciento más efectivo en la regulación del calor que las ventanas electrocrómicas disponibles en el mercado y es más económico de fabricar debido a su durabilidad.
Una mejora con respecto a la ventana electrocrómica EC actual
Las ventanas electrocrómicas son una característica común en los edificios 'verdes' de hoy. Funcionan al teñirse cuando están en uso, lo que reduce la entrada de luz a la habitación.
Las ventanas electrocrómicas disponibles en el mercado suelen tener una capa de trióxido de tungsteno WO 3 recubierto en un lado del panel de vidrio y el otro, sin.Cuando se enciende la ventana, una corriente eléctrica mueve los iones de litio hacia el lado que contiene WO 3, y la ventana se oscurece o se vuelve opaca. Una vez apagada, los iones se alejan del vidrio revestido y la ventana se vuelve clara nuevamente.
Sin embargo, las ventanas electrocrómicas actuales solo son efectivas para bloquear la luz visible, no la radiación infrarroja, lo que significa que el calor continúa pasando a través de la ventana, calentando la habitación.
Otro inconveniente de la tecnología actual es su durabilidad, ya que el rendimiento del componente electrocrómico tiende a degradarse en tres a cinco años. En pruebas de laboratorio, la tecnología electrocrómica de NTU se sometió a rigurosos ciclos de encendido y apagado para evaluar su durabilidad.Las propiedades de la ventana mantuvieron una excelente estabilidad bloquearon más del 65% de la radiación infrarroja demostrando su rendimiento superior, viabilidad y potencial de ahorro de costos para el uso a largo plazo en edificios sostenibles.
El autor principal del estudio de la ventana electrocrómica, el profesor asociado Alfred Tok de la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la NTU, dijo: "Al incorporar la nanoestructura especialmente diseñada, permitimos que el material reaccionara de manera 'selectiva', bloqueando la radiación infrarroja cercanasin dejar de permitir el paso de la mayor parte de la luz visible cada vez que se enciende nuestra ventana electrocrómica. La elección de materiales avanzados también ayudó a mejorar el rendimiento, la estabilidad y la durabilidad de la ventana inteligente ".
La nueva tecnología electrocrómica puede ayudar a conservar la energía que se utilizaría para calentar y enfriar los edificios y podría contribuir al diseño futuro de edificios ecológicos sostenibles, dice el equipo de investigación.
El estudio refleja el compromiso de la universidad de abordar los grandes desafíos de la humanidad en materia de sostenibilidad como parte del plan estratégico NTU 2025, que busca acelerar la traducción de los descubrimientos de la investigación en innovaciones que mitiguen el impacto humano en el medio ambiente.
Ventana inteligente de próxima generación: controla tanto las radiaciones infrarrojas como el calor por conducción
Buscando mejorar el desempeño de su tecnología de ventanas inteligentes, el equipo de NTU, en un trabajo separado al reportado en la revista, creó un sistema de interruptores que ayuda a controlar el calor conducido, que es el calor del ambiente externo.
El interruptor NTU patentado comprende partículas magnéticas a base de carbón y películas delgadas que son buenos conductores del calor. Cuando se apaga el interruptor, el calor conducido no se puede transferir a través de la ventana. Cuando se enciende, se permitirá que el calor pase a través de la ventana.ventana de vidrio.
Cuando se integra con el material electrocrómico recientemente desarrollado, la ventana inteligente del equipo puede controlar dos tipos de transmisión de calor: radiación infrarroja y calor de conducción, que es el modo principal de transferencia de calor a través de la materia.
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