I progressi nelle finestre dinamiche elettrocromiche
(Rinnovabili.it) – Arriva dagli Stati Uniti e più precisamente dalla North Carolina State University un nuovo materiale per finestre dinamiche in grado di consentire agli utenti di bloccare selettivamente l’entrata della luce o del calore. Un’innovazione che potrebbe spalancare le porte alla prossima generazione di smart window.
I vetri cromogenici – dispositivi capaci di mutare le proprie caratteristiche ottiche in determinate condizioni – non rappresentano una novità. Ormai da tempo si lavora su finestre intelligenti che cambiano la propria trasparenza in maniera reversibile in risposta a fattori esterni, quali la temperatura (termocromiche), la luce (fotocromiche) o un segnale elettrico (elettrocromiche).
Ma quello che finora queste applicazioni non erano riuscite a fare era modulare indipendentemente la luce visibile e il vicino infrarosso attraverso un unico materiale. Un’impresa che è riuscita al team di ingegneri della North Carolina State University, creatori di una nuova finestra dinamica elettrocromica dotata di tre modalità ottiche. Nel dettaglio, il vetro del gruppo può passare da uno stato normale, ossia completamente trasparente, ad uno in grado di bloccare i raggi infrarossi e quindi il calore esterno, a uno completamente scuro per tenere fuori anche la luce visibile.
Nuova finestra dinamica, il trucco dell’ossido di tungsteno idrato
La chiave di tutto è un materiale ben noto alle finestre elettrocromiche “tradizionali”. Parliamo dell’ossido di tungsteno o anidride tungstica, composto di colorazione catodica che diventa più scuro in risposta all’applicazione di una tensione. Il team statunitense ha scoperto che, trasformandolo in ossido di tungsteno idrato tramite aggiunta dell’acqua, poteva conferire al materiale una impostazione aggiuntiva.
Nel dettaglio, quando gli ioni di litio e gli elettroni vengono iniettati nell’ossido di tungsteno idrato, si passa prima a una fase di “blocco del calore”, consentendo il passaggio delle lunghezze d’onda visibili della luce, ma bloccando la luce infrarossa. Con l’aumento di ioni ed elettroni, il materiale passa quindi a una fase oscura, bloccando sia luce che calore.
“La presenza di acqua nella struttura cristallina rende la struttura meno densa, quindi più resistente alla deformazione quando ioni di litio ed elettroni vengono iniettati nel materiale”, afferma Jenelle Fortunato, prima autrice dell’articolo e ricercatrice l’ateneo. “La nostra ipotesi è che, poiché l’ossido di tungsteno idrato può accogliere più ioni di litio rispetto al normale ossido di tungsteno prima di deformarsi, si ottengono due modalità. Esiste una modalità ‘fredda’ – quando l’iniezione di ioni di litio ed elettroni influisce sulle proprietà ottiche, ma il cambiamento strutturale non si è ancora verificato – che assorbe la luce infrarossa. E poi, dopo che si è verificato il cambiamento strutturale, c’è una modalità ‘oscura’ che blocca sia la luce visibile che quella infrarossa”.
La ricerca sulla nuova finestra dinamica è stata pubblicata sulla rivista ACS Photonics (testo in inglese).