El Material Fluido Controla El Paso De La Luz Y El Calor En Las Ventanas
Las ventanas son esenciales para permitir tanto el paso de la luz como del calor a un espacio, pero hay situaciones en las que puede que no se quieran ambos simultáneamente. Unos ingenieros de la Universidad Estatal de Carolina del Norte (NCSU) han creado recientemente un novedoso material que permite a las ventanas alternar sin esfuerzo entre tres modos distintos.
Los innovadores cristales dinámicos tienen la capacidad de alternar entre tres modos distintos: un modo transparente estándar que permite la entrada de luz y calor, un modo que obstruye el calor manteniendo la transparencia a la luz, y un modo tintado que bloquea parcialmente la luz pero no el calor. De este modo, los usuarios están bien equipados para adaptarse a las distintas necesidades estacionales.
El óxido de tungsteno en las ventanas electrocrómicas dinámicas
En este proceso, el elemento crucial es una sustancia conocida como óxido de tungsteno, un componente común en las ventanas dinámicas electrocrómicas. Normalmente transparente, el óxido de tungsteno oscurece y restringe la luz cuando se somete a una señal eléctrica, lo que lo hace adecuado para ventanas que pueden ajustar su tinte según sea necesario.
No obstante, en la reciente investigación llevada a cabo por la NCSU, los científicos descubrieron una notable capacidad adicional. Al introducir agua, el óxido de esta sustancia se transforma en hidrato de óxido de tungsteno, introduciendo un ajuste adicional cuando se utiliza en ventanas electrocrómicas.
El hidrato de óxido de tungsteno en acción
Cuando se encuentra en estado apagado, mantiene su transparencia tanto a la luz como al calor, lo que lo convierte en una opción ideal para los lúgubres días de invierno en los que maximizar ambos es esencial. Cuando se le introducen algunos electrones e iones de litio, el material pasa por una secuencia de fases. Al principio, bloquea la luz infrarroja (que se percibe como calor) sin dejar de ser transparente a la luz visible.
Con el tiempo, a medida que entran más electrones en el material, éste pasa a una fase oscura en la que obstaculiza tanto la luz visible como la infrarroja, lo que resulta perfecto para el verano.
El motivo exacto de este comportamiento del hidrato de óxido de wolframio sigue siendo incierto. Sin embargo, los científicos de la NCSU tienen una hipótesis de trabajo. Según Jenelle Fortunato, primera autora del estudio, “la presencia de agua en la composición cristalina hace que la estructura sea menos densa, por lo que es más resistente a la deformación cuando se inyectan iones de litio y electrones en el material”.
Comprensión de las fases “fría” y “oscura” del hidrato de óxido de tungsteno
Nuestra hipótesis es que, como el hidrato de óxido de tungsteno puede alojar más iones de litio que el óxido de tungsteno normal antes de deformarse, se obtienen dos modos. Por un lado, hay un modo “frío”, en el que la inyección de iones de litio y electrones afecta a las propiedades ópticas, pero no provoca todavía el cambio estructural, sino que absorbe la luz infrarroja. Y después del cambio estructural, un modo “oscuro” que bloquea tanto la luz visible como la infrarroja.
Aunque hay muchas tecnologías de ventanas dinámicas en marcha, no es habitual encontrar un sistema con una gama tan amplia de modos. Cuando se ofrecen varios modos, suelen requerir configuraciones más voluminosas. Sin embargo, en este caso, al necesitarse un solo material, debería mantener el grosor del vidrio y los requisitos energéticos aproximadamente al mismo nivel que las ventanas tradicionales de óxido de tungsteno.
Según Delia Milliron, una de las coautoras del estudio, “el descubrimiento del control de la luz de doble banda (infrarroja y visible) en un solo material que ya está bien establecido en la comunidad de las “ventanas inteligentes” puede acelerar el desarrollo de productos comerciales con capacidades mejoradas.”
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