Uso de inhibidores de polímeros para permitir ventanas dinámicas más grandes

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Ventanas dinámicas Tynt en todo el rango óptico, desde brillante (izquierda) hasta apagón total (derecha), mostrando las icónicas estribaciones de Boulder, Colorado. Fuente: Tynt Technologies.

Las ventanas dinámicas son una tecnología valiosa que puede ayudar a reducir la huella de carbono de los edificios. Las ventanas dinámicas son una clase de ventanas con atenuación ajustable que permiten a los usuarios tener un mayor control sobre el flujo de luz y calor a través de ellas.

Investigadores de la Universidad de Stanford y la Universidad de Colorado-Boulder (UC Boulder) crearon recientemente nuevas ventanas dinámicas de> 900 cm2 En tamaño. Estas ventanas, presentadas en el trabajo publicado en La energía de la naturaleza, se han producido utilizando inhibidores de polímeros para la deposición reversible de revestimientos metálicos con morfología controlada en ventanas dinámicas.

«La motivación detrás de nuestro trabajo en ventanas dinámicas fue crear un producto que ahorre energía y mejore la vida de las personas», dijo TechXplore Michael Strand, cofundador de Tynt Technologies e investigador principal responsable del estudio. «Nuestra idea principal era demostrar que nuestra tecnología central, la Deposición Reversible de Metales (RME), estaba lista para hacer esto».

En su artículo, Strand y sus colegas se centraron en aumentar el tamaño de las ventanas dinámicas que crearon en su investigación anterior. Esto finalmente les permitió crear las ventanas dinámicas más grandes de su tipo demostradas hasta ahora.

Además, los investigadores describieron las ventajas clave de la tecnología RME sobre la dinámica a largo plazo. ventana soluciones creadas en el pasado. Estas ventajas son el color neutro, el contraste excepcional y la posibilidad de reducir costes.

Los ingenieros han estado experimentando con inhibidores de polímeros durante algún tiempo para mejorar los procesos de galvanoplastia tradicionales. Si bien estudios anteriores han demostrado que los inhibidores de polímeros pueden promover el crecimiento de recubrimientos metálicos suaves y densos, hasta ahora nadie ha demostrado su uso en sistemas RME.

«Creíamos que si podíamos identificar el polímero adecuado para nuestras ventanas dinámicas, resolvería muchos de los desafíos restantes de escala, rendimiento y durabilidad», dijo Strand a TechXplore. «Creemos que las implicaciones de este trabajo se extienden mucho más allá de los muchos beneficios de nuestras ventanas dinámicas».

Para identificar el material más prometedor para sus ventanas dinámicas, Strand y sus colegas examinaron y evaluaron varios polímeros diferentes. Agregaron cada uno de estos polímeros a la capa de electrolito de sus ventanas dinámicas y luego midieron su rendimiento, centrándose en parámetros clave como la velocidad de teñido, las propiedades ópticas y la eficiencia eléctrica. En este proceso de selección inicial, los científicos descubrieron que el alcohol polivinílico (PVA) era el material más prometedor para sus ventanas.

“Si bien iniciamos el proyecto con una cierta intuición de que polímero Los inhibidores mejorarían nuestras ventanas dinámicas, los resultados realmente disiparon nuestras expectativas ”, dijo Strand. “La simple adición de PVA a nuestro electrolito (que no agrega complejidad ni costo) mejoró casi todos los parámetros de rendimiento de nuestras ventanas dinámicas (por órdenes de magnitud en algunos casos).»

Se ha descubierto que las ventanas dinámicas creadas por Strand y sus colegas superan en muchos aspectos a las soluciones propuestas anteriormente. Además de ser más grande (> 900 cm2), sus ventanas tenían una esperanza de vida más larga (es decir, miles de ciclos de atenuación y excelente durabilidad) y lograron una mejor modulación solar para ahorrar energía (es decir, mayor rango óptico que cualquier tecnología existente hasta la fecha).

«Nuestro trabajo muestra que la electrodeposición de metal reversible puede permitir ventanas dinámicas con una combinación de color, oscuridad y costo que la gente siempre ha deseado», dijo TechXplore Mike McGehee, otro investigador que realizó el estudio. “Nunca antes había visto a nadie fabricar un dispositivo electrónico de 900 centímetros cuadrados en un laboratorio universitario. El hecho de que Michael Strand y Tyler Hernandez hayan podido hacer esto es un buen augurio para la comercialización «.

Si bien las ventanas dinámicas tienen muchas ventajas, hasta ahora rara vez se han utilizado en edificios, en gran parte debido a las limitaciones de costo, velocidad y rendimiento. Las nuevas ventanas dinámicas creadas por Strand, McGehee y sus colegas podrían finalmente ayudar a superar estas limitaciones, permitiendo a los arquitectos reducir la huella de carbono de los edificios mientras mejoran la comodidad de sus ocupantes.

Una investigación reciente de este equipo de científicos muestra que la adición de polímeros o partículas pequeñas a la capa de electrolito de las ventanas dinámicas puede afectar a casi todos los aspectos de los dispositivos. Por lo tanto, sus hallazgos podrían conducir al desarrollo de ventanas dinámicas más grandes y otras tecnologías similares con colores ajustables y propiedades ópticas.

«Nuestras ventanas dinámicas también son muy similares a las baterías avanzadas de ánodo metálico (tecnología QuantumScape) que tienen una gran demanda», dijo Strand. «Nuestros avances en la comprensión del papel de los polímeros en el control del revestimiento metálico también podrían ayudar a los científicos de baterías a lograr los avances necesarios para proporcionar el almacenamiento a gran escala que necesitamos para respaldar la revolución de la energía sostenible».

Strand, McGehee y sus colegas ahora planean continuar investigando la tecnología de RME y evaluar su relevancia para una amplia gama de aplicaciones, desde el desarrollo de invernaderos hasta el desarrollo de satélites. Además, los investigadores fundaron una empresa llamada Tynt con el objetivo de comercializar ventanas dinámicas ellos crearon.

«La misión principal de Tynt es llevar la tecnología a los hogares de las personas para crear espacios interiores hermosos y cómodos con el beneficio adicional de ahorrar energía», dijo Strand. «Creemos que estas ventanas crearán hogares más saludables y un planeta más saludable».


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Más información:
Los inhibidores de polímero permiten> 900 cm2 Ventanas dinámicas basadas en galvanoplastia reversible de metales con alta modulación solar. La energía de la naturaleza(2021). DOI: 10.1038 / s41560-021-00816-7

www.tynt.io

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