La perovskite termocromica applicata alle superfici trasparenti rischia di produrre una eccessiva ruvidità e opacità creando un effetto “vetro smerigliato”
Un gruppo di ricercatori della City University di Hong Kong (CityUHK) ha messo a punto una particolare tipologia di smart windows in perovskite termocromica capace di aumentare l’efficienza energetica degli edifici, mantenendo elevata la resistenza agli agenti atmosferici. Se applicata alle finestre, la perovskite termocromica è in grado di mutare il proprio colore, riducendo così il guadagno termico interno. Nonostante il suo potenziale nel risparmio energetico, questo innovativo materiale di ultima generazione soffre di una scarsa resistenza agli agenti atmosferici, è suscettibile ai danni provocati dall’acqua e rende le finestre opache.
E’ in questo contesto che si inserisce la ricerca della CityUHK, che ispirandosi alle mascherine chirurgiche, è riuscita a superare queste complessità.
Finestre intelligenti in perovskite termocromica sempre più trasparenti
La struttura di queste smart windows in perovskite termocromica riduce la ruvidità superficiale del materiale migliorando la morfologia del film, il tutto grazie ad una sovrapposizione di strati ispirata alle mascherine mediche.
“Il design della struttura della finestra, ispirato alla maschera, affronta i problemi chiave della scarsa resistenza agli agenti atmosferici e dell’elevata foschia ottica che hanno afflitto a lungo le smart windows in perovskite termocromica”, ha spiegato il professor Edwin Tso Chi-yan, professore associato, Scuola di energia e ambiente, che ha guidato la ricerca.
Le innovative finestre intelligenti diminuiscono la dispersione luminosa abbassando il grado di foschia ottica dal 90% al 30%. In questo modo si risolve l’annoso problema dell’opacità della perovskite termocromica spesso associata ad un effetto “vetro smerigliato”.
La parte più impegnativa della ricerca: aumentare la resistenza agli agenti atmosferici
Come sottolineano i ricercatori la parte più impegnativa della ricerca ha riguardato il miglioramento della resistenza agli agenti atmosferici. “La soluzione prevedeva una struttura ispirata a una maschera che controlla l’interazione del vapore acqueo con la perovskite, mantenendo la sua capacità di cambiare colore e prolungandone la durata”.
Il design prevede tre strati sovrapposti:
- uno strato inferiore di perovskite termocromica,
- uno strato intermedio di peridropolisilazano (PHPS),
- e uno strato superiore di nanoparticelle idrofobe di SiO2.
La struttura evita che la ruvidità della superficie vetrata, possa favorire danni causati dalle gocce d’acqua della pioggia o dagli agenti atmosferici. Aumenta inoltre la sicurezza e l’affidabilità delle smart windows ed elimina il problema della contaminazione da piombo.
La smart windows ha raggiunto una trasmissione della luce visibile dell’83% allo stato freddo e una capacità di modulazione solare del 24%, affrontando efficacemente questa duplice sfida.
Con il prodotto sviluppato dalla CityUHK si abbattono anche i costi di produzione, in quanto il rivestimento impermeabile in perovskite termocromica può essere applicato direttamente su pellicola PET flessibile senza ulteriori incapsulamenti aggiuntivi. Il team di ricerca ha condotto simulazioni del consumo energetico degli edifici, dimostrando la capacità di queste smart windows in perovskite termocromica di ridurre il consumo energetico annuale dell’edificio fino al 10%.
I risultati, intitolati “Finestre intelligenti in perovskite termocromica ispirate alla maschera che trasmettono l’umidità e durevoli”, sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Nature Communications .