Investigadores de la Universidad Rice han desarrollado un material inteligente que ajusta su transparencia con los cambios de temperatura, superando a materiales similares en términos de durabilidad, transparencia y capacidad de respuesta.La nueva mezcla de polímeros podría mejorar significativamente la eficiencia energética para la refrigeración de espacios interiores, según un estudio.nuevo estudiopublicado enJoule.

Refrescarse puede ser una cuestión devida o muerte, pero aire acondicionado...cuándo ysi está disponibleâya representa el 7% del uso de energía mundial y el 3% de las emisiones de carbono.Con temperaturas alcanzando niveles récord yolas de calorcrecientemas frecuenteEn todo el mundo, la necesidad de encontrar formas más eficientes de mantener la temperatura interior bajo control también se ha vuelto más urgente.

Una forma de mitigar el problema consiste en recubrir las ventanas con materiales que mantengan el calor afuera y al mismo tiempo permitan el paso de la luz.Una de esas clases de materiales son los termocrómicos, pero las variedades existentes siguen siendo demasiado caras y de corta duración para ser una opción viable para su uso en edificios, vehículos y cualquier otro lugar necesario.

El nuevo sistema de mezcla de polímeros salados desarrollado por los ingenieros de Rice en el Laboratorio de Nanomateriales dirigido por Pulickel Ajayan supera estos desafíos, permitiendo potencialmente el despliegue a gran escala de termocrómicos como una tecnología de refrigeración de espacios interiores con eficiencia energética.

"Imagínese una ventana que se vuelve menos transparente a medida que el día se vuelve más cálido, manteniendo los interiores frescos sin consumir energía", dijo Sreehari Saju, unciencias de los materialesy estudiante de doctorado en nanoingeniería en Rice, quien es coautor principal del estudio."Nuestra formulación aprovecha componentes orgánicos e inorgánicos para superar las limitaciones de los materiales termocrómicos existentes, como la corta vida útil y los altos costos.

"Además, la respuesta térmica de este material se adapta bien a las demandas medioambientales del mundo real. Creemos que las ventanas inteligentes fabricadas con este material podrían reducir significativamenteconsumo de energíaen los edificios, lo que tiene un impacto tangible tanto en los costos de energía como en la huella de carbono".

Los investigadores combinaron métodos experimentales con simulaciones computacionales para comprender el comportamiento del material en diferentes entornos ambientales y arquitectónicos.Por ejemplo, evaluaron cómo se comportaría el material en áreas urbanas específicas de todo el mundo para tener una idea de su impacto potencial cuando se implementara a escala.

"Nuestro enfoque fue único porque requirió un equilibrio preciso de materiales y técnicas que no se habían explorado previamente en esta combinación, ofreciendo una nueva vía para desarrollar materiales inteligentes", dijo Anand Puthirath, científico investigador del grupo de investigación Ajayan y co-autor principal del estudio."Realizamos experimentos exhaustivos para caracterizar las propiedades del material, así como pruebas de estabilidad ambiental y durabilidad, lo que demuestra que nuestra mezcla puede superar a los termocrómicos existentes".

Los investigadores sintetizaron el material mezclando dos polímeros con un tipo de sal y trabajaron en optimizar la composición para lograr transiciones suaves entre los estados transparentes y opacos con fluctuaciones de temperatura.Sus hallazgos muestran que la nueva mezcla termocrómica no sólo es muy eficaz para regular la radiación solar, sino que también es notablemente duradera, con una vida útil estimada de 60 años.

"Estos hallazgos de la investigación establecen nuevos puntos de referencia en la durabilidad y el rendimiento de los termocrómicos y particularmente en un sistema simple y prácticamente viable", dijo Ajayan, autor correspondiente del estudio y profesor de ingeniería Benjamin M. y Mary Greenwood Anderson de Rice y profesor y director del departamento deciencia de materiales y nanoingeniería.

"Nuestro trabajo aborda un desafío crítico enarquitectura sustentable, ofreciendo una solución práctica y escalable para mejorareficiencia energéticaen los edificios."

El comportamiento termocrómico del material se estudió en colaboración con la profesora Yi Long y su estudiante de doctorado, Shancheng Wang, del Departamento de Ingeniería Electrónica de la Universidad China de Hong Kong, Sha Tin.