Ilustración esquemática del mecanismo de creación y modulación de ventanas inteligentes. una estrategia para la preparación de una ventana electrocrómica inteligente con absorción selectiva de luz, basada en el ensamblaje conjunto de muchos nanohilos y nanorods de Au. b Estrategia para la preparación de una ventana termocrómica inteligente a gran escala basada en el coensamblaje de VO2 nanocables con diferentes cantidades de dopaje W. c El efecto de una casa equipada con estas ventanas inteligentes cuando se aplica con un ligero cambio en el voltaje o la temperatura ambiente. Préstamo: comunicación de la naturaleza (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-38353-4
El equipo de investigación dirigido por el prof. Yu Shuhong de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) de la Academia de Ciencias de China (CAS) ha propuesto una nueva estrategia para preparar ventanas inteligentes que regulan dinámicamente la radiación solar, proporcionando una ventana más eficiente para la regulación del espectro solar y la gestión del calor. en edificios La obra fue publicada en comunicación de la naturaleza.
Instalar ventanas inteligentes que bloqueen la radiación solar y regulen la temperatura interior es fundamental para construir edificios energéticamente eficientes. Las ventanas inteligentes existentes regulan principalmente la radiación solar cambiando entre estados ópticos transparentes y opacos, un proceso que a menudo sacrifica parte de la transmisión de luz visible para bloquear más radiación solar, lo que afecta la iluminación interior. Además, la respuesta limitada a los estímulos dificulta que estas ventanas inteligentes modulen dinámica o selectivamente la radiación solar en respuesta a cambios climáticos complejos y preferencias individuales.
Basándose en las propiedades ópticas únicas de los nanomateriales 1D, los científicos sintetizaron y combinaron nanovarillas de oro con diferentes proporciones que pueden absorber selectivamente la luz del infrarrojo cercano en una banda de longitud de onda específica sin afectar indebidamente la transmisión de luz visible, proporcionando así iluminación en una habitación. Luego, se combinaron mezclas multidimensionales de nanorods de Au con electrocromo W18ACERCA DE49 nanocables y nanocables de Ag conductores, formando una estructura de rejilla ordenada. La apariencia de las ventanas inteligentes cambia significativamente en términos de color por la energía externa. El efecto sinérgico de estos dos elementos mejora aún más la eficiencia de bloqueo solar de las ventanas.
Usando la misma estrategia de ensamblaje conjunto interfacial, los científicos prepararon ventanas inteligentes termocrómicas (WRT) con un amplio rango de respuesta basado en el ensamblaje conjunto W-VO2 nanocables con diferentes niveles de dopaje W. Extiende el rango de temperatura de reacción y permite el número de W-VO2 Los nanocables en estado termocrómico cambian con la temperatura ambiente, modulando así dinámicamente el cambio de color de las ventanas inteligentes.
Las ventanas inteligentes bloquean selectivamente la radiación solar y ajustan dinámicamente la temperatura ambiente según el voltaje aplicado o la temperatura ambiente. Y pueden ahorrar aún más energía durante los meses más cálidos.
Estos estudios mejoran significativamente las propiedades ópticas de las ventanas al modular la composición y estructura de muchos tipos de materiales, lo que permite la construcción rápida y a gran escala de ventanas inteligentes que se pueden utilizar para modular el espectro solar, brindando así nuevas soluciones en el diseño, preparación y aplicación de nuevas lunas inteligentes electrocrómicas y termocrómicas.
Más información:
Si-Zhe Sheng et al., Ventanas inteligentes basadas en nanocables que combinan electrocromía y termocrómica para la regulación dinámica de la radiación solar, comunicación de la naturaleza (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-38353-4
Proporcionado por la Universidad de Ciencia y Tecnología de China