Internacional. Un revestimiento de ventana nanodelgado puede más que duplicar la protección térmica para ventanas residenciales y comerciales.
Esta tecnología ahora está en camino a la comercialización, gracias en parte a los 5 millones de dólares en fondos federales de Sustainable Development Technology Canada anunciados a fines de febrero.
Es un aspecto de la ventana perfecta que es el objetivo del profesor de ECE Nazir Kherani y sus colaboradores en la startup 3E Nano Inc.
“Las ventanas son el eslabón de energía más débil en cualquier edificio”, señaló Kherani, quien cofundó 3E Nano en 2015. “Piense en el calor que se escapa en los meses de invierno y el calor que ingresa al espacio fresco y ventilado durante los meses de verano”.
“La resistencia de una ventana al flujo de calor se mide por el valor R, que es la capacidad de evitar que el calor entre o escape de un edificio. Actualmente, 3E Nano windows en prototipo, así como en tasa de implementación pre-alfa R8 y superior. Esto se compara notablemente con una ventana promedio, cuyo valor R se encuentra en un rango de R1 de un solo panel a R3, un panel doble”, continuó Kherani.
En su configuración más simple, el recubrimiento 3E Nano comprende una película metálica nanodelgada intercalada entre dos películas nanodelgadas similares a zafiros. Esta pila dieléctrica-metal-dieléctrica de tres capas es opaca a ciertas longitudes de onda de luz, pero no a otras.
Como resultado, el revestimiento puede controlar el flujo de luz que entra y sale del edificio en tres partes del espectro solar, el visible, el infrarrojo de frecuencia cercana y el infrarrojo de frecuencia media. Tanto la luz infrarroja cercana, que representa casi la mitad de la energía total del sol, como la luz infrarroja media, pueden reflejarse.
Evita que el calor del sol penetre en el interior, pero también evita que el calor de la habitación dentro del edificio (es decir, la radiación infrarroja media) se escape por las ventanas, logrando una baja emisividad. Al mismo tiempo, se permite la entrada de luz natural visible a través de la ventana hacia el interior, lo que reduce la necesidad de iluminación interior artificial.
Kherani cree que el recubrimiento de 3E Nano está a punto de convertirse en un producto principal.
"La combinación de aluminio y nitrógeno abundantes en la tierra da como resultado un material de revestimiento similar al zafiro en sus propiedades ópticas y estructurales", afirmó Kherani.
“La estabilidad y el carácter multifuncional de la estructura similar al zafiro es adecuada para la fabricación de alto volumen y bajo costo”, añadió.
En esencia, el recubrimiento es una estructura unidimensional que es nanodelgada pero resistente. Se aplica por deposición catódica, un proceso que arroja átomos de argón a un objetivo de aluminio en un sistema de vacío, golpeando los átomos de aluminio como bolas de billar en un sustrato de polímero liviano.
Después de agregar gas nitrógeno, la reacción química resultante forma una película incolora similar al zafiro de solo decenas de nanómetros de espesor (aproximadamente una milésima parte del espesor de un mechón de cabello).
Esto combinado apropiadamente con una capa de plata nano-delgada da como resultado un recubrimiento robusto que se puede ajustar para propiedades ópticas y eléctricas.
Kherani y su equipo visualizan otros aspectos de la ventana perfecta como funcionalidades integradas que van desde la estructuración de metamateriales hasta sistemas dinámicos que mantienen las temperaturas ideales y la iluminación natural dentro de los edificios.
“En el laboratorio, hemos creado un metamaterial que retiene propiedades de control solar y de baja emisión pero tiene una alta transparencia en el rango de gigahercios crítico para la comunicación, inspirado en la naturaleza con patrones de panal hexagonales casi invisibles”, indicó Kherani.
