Un nuevo revestimiento de ventana bloquea la luz ultravioleta e infrarroja que genera calor y deja pasar la luz visible, independientemente del ángulo del sol por primera vez.
El revestimiento, que puede reducir la temperatura interior hasta entre 5 y 7 grados respecto a ventanas convencionales, se puede incorporar a ventanas o automóviles existentes y puede reducir los costos de enfriamiento del aire acondicionado en más de un tercio en climas cálidos.
"El ángulo entre la luz del sol y la ventana siempre cambia", dijo en un comunicado Tengfei Luo, profesor de Estudios de Energía en la Universidad de Notre Dame y líder del estudio. "Nuestro revestimiento mantiene la funcionalidad y la eficiencia sea cual sea la posición del sol en el cielo".
Los revestimientos para ventanas utilizados en muchos estudios recientes están optimizados para la luz que ingresa a una habitación en un ángulo de 90 grados. Sin embargo, al mediodía, a menudo el momento más caluroso del día, los rayos del sol entran en ángulos oblicuos por las ventanas instaladas verticalmente.
Luo y su asociado postdoctoral Seongmin Kim fabricaron previamente un revestimiento de ventana transparente apilando capas ultrafinas de sílice, alúmina y óxido de titanio sobre una base de vidrio.
Se añadió un polímero de silicio de un micrómetro de espesor para mejorar el poder de enfriamiento de la estructura al reflejar la radiación térmica a través de la ventana atmosférica y hacia el espacio exterior.
Fue necesaria una optimización adicional del orden de las capas para garantizar que el revestimiento acomodara múltiples ángulos de luz solar. Sin embargo, un enfoque de prueba y error no era práctico, dado el inmenso número de combinaciones posibles, afirmó Luo.
Para mezclar las capas en una configuración óptima, una que maximizara la transmisión de luz visible y minimizara el paso de longitudes de onda productoras de calor, el equipo utilizó computación cuántica, o más específicamente, recocido cuántico, y validó sus resultados experimentalmente.
Su modelo produjo un revestimiento que mantenía la transparencia y reducía la temperatura entre 5,4 y 7,2 grados Celsius en una habitación modelo, incluso cuando la luz se transmitía en una amplia gama de ángulos.
Los resultados del laboratorio se publicaron recientemente en Cell Reports Physical Science.
"Al igual que las gafas de sol polarizadas, nuestro revestimiento disminuye la intensidad de la luz entrante, pero, a diferencia de las gafas de sol, nuestro revestimiento permanece claro y eficaz incluso cuando lo inclinas en diferentes ángulos", dijo Luo.
El esquema de aprendizaje activo y computación cuántica desarrollado para crear este recubrimiento se puede utilizar para diseñar una amplia gama de materiales con propiedades complejas.