Innovación en Materiales Constructivos-Nota 011: Nuevo Material Electrocromático para Ventanas Inteligentes
INGENIERÍA / INNOVACIÓN EN MATERIALES CONSTRUCTIVOS
Nº 11:
NUEVO MATERIAL ELECTROCROMÁTICO PARA VENTANAS INTELIGENTES
Desde el descubrimiento del vidrio, casi 5000 años AC.
Recordamos los famosos cristales vitraux de las catedrales góticas
Hasta la aparición del vidrio templado en el siglo XVII no se habían registrado innovaciones técnicas de valor, salvo los coloreados, esfumados y polarizados.
Después vinieron las ventanas de doble o triple vidrio con cámara de aire.
La impetuosa irrupción de la nanotecnología también afecto a nuestro noble material.
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 Universidad Californiana de Berkeley publicaron 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 que lo esperado, aunque hay que 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.
Anna Llordés y otros, 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.
