Nuevo material electrocromático para ventanas inteligentes

Dibujo201300821 electrochromic window design - nature com

Se llaman ventanas “inteligentes” a las que tienen un vidrio que absorbe de forma selectiva la luz visible y el infrarrojo cercano cuando se le aplica un voltaje, cambiando su grado de transparencia a la luz y al calor exterior. Estas ventanas inteligentes permiten reducir la demanda energética de un edificio (en iluminación y climatización). Jaume Gazquez (ICMAB-CSIC, Univ. Aut. Barcelona) y varios colegas de la Univ. California en Berkeley publican en Nature un nuevo material electrocrómico compuesto de nanocristales de óxido de indio y estaño (ITO) incrustados en un vidrio de óxido de niobio. Una de las ventajas más interesantes del nuevo material es que permite un control separado de la absorción de luz en el visible y en el infrarrojo cercano, es decir, en una ventana inteligente se podrán controlar de forma separada e independiente la transparencia óptica y térmica. El rendimiento del nuevo material es mucho mejor de lo esperado, aunque hay resolver algunas cuestiones técnicas antes de que este nuevo material pueda ser usado en ventanas en nuestras viviendas (hay que seleccionar mejores materiales para los electrodos y conviene usar un electrolito sólido en lugar de líquido). Aún así, se trata de un trabajo muy prometedor. Nos lo cuenta Brian A. Korgel, “Materials science: Composite for smarter windows,” Nature 500: 278–279, 15 Aug 2013, que se hace eco del artículo técnico de Anna Llordés, Guillermo Garcia, Jaume Gazquez, Delia J. Milliron, “Tunable near-infrared and visible-light transmittance in nanocrystal-in-glass composites,” Nature 500: 323–326, 15 Aug 2013.

Dibujo201300821 ITO nanocrystals covalently linked to amorphous NbOx - nature com

Anna Llordés et al. han desarrollado una nueva técnica de síntesis para incrustar las nanopartículas en el vidrio. Los nanocristales de óxido de indio y estaño (ITO) se recubren de polioxometalatos (POM), cúmulos de cationes metálicos y aniones oxo unidos por enlaces covalentes a la superficie del ITO. Estos nanocristales se condensan y forman una película, que recibe un tratamiento térmico (se calienta a unos 400 ºC), para luego empaquetarlos de forma densa en un óxido de niobio (NbO) dentro de la matriz de vidrio. Sin entrar en detalles técnicos, el método de fabricación de Llordés y sus colegas proporciona un control riguroso de la distribución de tamaño y espacial de los nanocristales en el vidrio. Esto último es muy importante porque el orden estructural de los nanocristales mejora mucho las propiedades electrocrómicas de la matriz de vidrio.

Dibujo201300821 Nanocrystal-in-glass film preparation and structural characterization - nature com

 

10 pensamientos en “Nuevo material electrocromático para ventanas inteligentes

  1. Una vez en el cole nos ofrecieron ver un estudio energetico de los edificios del cole usando camaras infrarrojas. El tecnico nos conto que los cristales (vidrio para ser exactos) eran reflectantes para el infrarrojo, y que por ello las lentes de la camara eran de ?rubidio¿ (no me acuerdo) y por eso eran caras. Incluso nos sacamos una foto con la camara infrarroja usando una de las ventanas como espejo…..

    Tiene el vidrio comportamiento distinto para el infrarrojo cercano o lejano?? (como explicacion a la contradiccion que veo yo, que igual no la hay….) Podrias explicar un poco??

    • Leni, no entiendo a qué contradicción te refieres. Tú mismo eres reflectante al infrarrojo (una cámara térmica que apunte hacia tí produce una imagen de la radiación infrarroja que emites por estar caliente a cierta temperatura y la que reflejas (tu piel o ropa) a partir de la recibe). Las ventanas inteligentes permiten controlar el coeficiente de reflectancia al infrarrojo, en el caso ideal, haciéndolas transparentes al infrarrojo (para calentar más) u opacas (para aislar del calor). ¿Se puede hacer invisible un vídrio a una cámara infrarroja? Depende de la sensibilidad en espectro de la cámara (que suele ser más ancha que la de transparencia de la ventana) pero en principio nada prohíbe lograrlo con una ventana inteligente diseñada para ello.

      • La contradiccion que veo es: que han diseñado una ventana que puede bloquear el infrarrojo, y que yo me he visto reflejado en una ventana en el espectro infrarojo (y era como casi un espejo, reflejaba mucho y bien). Si la ventana de por si ya refleja tan bien, no debe de trasmitir. Para que diseñar esas ventanas nuevas?? O al contrario, si las ventanas trasmiten infrarrojo y han diseñado una que lo evita, como es que me vi yo reflejado??

        De forma sencilla (que sé que me explico fatal), yo creia que el vidrio era respecto al infrarojo lo que los espejos son al visible. Por lo que con los vidrios, no “ves” o detectas el calor del otro lado del vidrio porque lo unico que “ves” es lo que refleja. Que de hecho, nos contaron que era uno de los principales problemas que tenian que hacer frente esos tecnicos que vinieron…….. Porque las ventanas reflejaban el infrarrojo del cielo, y eso engañaba los calculos.

        Claro que para que haya “efecto invernadero” en los coches (por poner un ejemplo tipico), la radiacion que entra por los cristales es infrarroja, no? De nuevo “la contradiccion”….Ya me estoy liando….

        Creo que se entiende “la contradiccion” que veo yo. Si me la aclaras, me harias muy feliz…. (llevo bastante con esta duda)

        P.D.: sé que se podria explicar con la cantidad que se refleja y trasmite, pero no lo veo claro.

      • Leni, la idea no es diseñar una ventana que refleje el infarrojo o que lo transmita, la idea es diseñar una ventana “inteligente” que refleje o transmita en función de una señal eléctrica de control.

  2. El vidrio normal y corriente deja pasar la luz visible y no el infrarrojo. Con esto pueden controlarlo para que sí que deje pasar luz infrarroja o no a voluntad.

    PD: el efecto invernadero de los coches se debe a estar cerrados (y por lo tanto no disiparse el calor por convección), no por lo que se suele decir de que entra la luz visible pero no sale la infrarroja. Eso también tiene que ver pero la aportación es casi despreciable.

    • Esto era lo que queria escuchar….. Muchisimas gracias.

      P.D.: no sé porque no he visto tu comentario antes….. me habria ahorrado el tocho de abajo.

  3. Hasta ahi llego……

    Pero mi duda es aparte del articulo, que solo me lo ha recordado. Una ventana (comun, normal, la que tengo enfrente) refleja el infrarrojo?? Lo transmite?? Una proporcion entre una y la otra que pueda explicar lo expuesto yo en el otro comentario ?? (que es lo unico que se me ocurre, pero no lo veo claro)

    Es que sino, tengo que pensar que los cristales de las casas reflajan muchisimo (por eso me “veia” yo reflejado) y los de los coches transmiten muchisimo (para que haya “efecto invernadero”). Siendo los dos vidrios distintos (que puede ser, porque el de los coches tienen una lamina de plastico o algo del estilo para que no se rompan y solo resquebrajen en caso de accidente).

    Esa es la duda que me gustaria que me aclarases. Sabiendo que las ventanas (el vidrio) reflejan bastante infrarrojo (porque me “vi” reflejado), pero tambien transmiten (porque hay “efecto invernadero”), cual es la explicacion??

    P.D.: ya lo siento ser tan insistente. Pero es una duda que me persigue desde hace bastante, y teniendo una persona sabia a mano….. ;)

    • A ver Leni, o yo no me explico bien o tú no me entiendes. No es verdad que el vidrio de las ventanas refleje bastante bien el infarrojo porque tú te vieras reflejado. ¿En qué zona del espectro infrarrojo te viste reflejado? ¿A qué frecuencias concretas? ¿En qué tipo de vidrio te viste reflejado? Los vidrios “normales” (los más baratos y más usados) son transparentes al infrarrojo cercano y a la luz visible (3 mm de cristal transmite un 86% de la radiación solar), pero suelen reflejar bastante bien el infarrojo lejano (3mm de cristal del orden del 66% de la radiación infrarroja). Pero vidrios hay de muchos tipos y en muchas configuraciones (doble capa, etc.).

      Busca en la web “RADIATIVE PROPERTIES OF COMMERCIAL GLASS” y encontrarás mucha información.

      • Pues fue hace muchos años ya, y no creo que nos dijesen todos los detalles….. (ni que me acordase) Supongo que será la diferencia que comentas de infrarrojo cercano/lejano (que era una de mis hipotesis, pero no estaba seguro). La camara no usaba vidrio, sino otro material (rubidio puede ser?); por lo que deduzco que usaria infrarrojo lejano.

        Pues duda resuelta y algo mas que sé sobre el vidrio. Muchisimas gracias Francis.

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