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Jueves, 1 septiembre 2016
Ingeniería

Nuevo sistema para lograr ventanas capaces de volverse opacas

Se ha ideado una nueva forma de fabricar ventanas que pueden pasar de transparentes a opacas y viceversa, permitiendo prescindir de persianas y cortinas. Si bien existen otros sistemas que hacen oscurecer el cristal, el nuevo método ofrece ventajas notables al combinar tiempos de respuesta rápidos y una baja necesidad de energía.

 

Una vez el cristal pasa de claro a oscuro, o viceversa, el nuevo sistema precisa de poca o ninguna energía para mantener su nuevo estado; a diferencia de otros materiales, solo necesita electricidad cuando es el momento de volver a cambiar.

 

El nuevo sistema es fruto del trabajo del equipo de Mircea Dinca y Khalid Al-Kaabi, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Estados Unidos, y Casey Wade, ahora en la Universidad Brandeis en Waltham, Massachusetts, Estados Unidos.

 

La innovación se basa en el uso de materiales electrocromáticos, que cambian su color y grado de transparencia en respuesta a la aplicación de un voltaje. Son bastante diferentes de los materiales fotocromáticos, como los presentes en los cristales de algunas gafas que se oscurecen cuando la luz aumenta su brillo. Los materiales fotocromáticos tienden a tener tiempos de respuesta más lentos y a sufrir un cambio más pequeño de sus niveles de opacidad.

 

Los materiales electrocromáticos actuales sufren de limitaciones similares y han encontrado solo unas aplicaciones muy concretas. Las ventanas con estos materiales pueden ser oscurecidas aplicando el voltaje, pero cuando movemos el interruptor, se necesitan varios minutos para que ello ocurra, en vez de ser instantáneo como sería lo ideal.

 

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En esta sucesión de 4 imágenes, de izquierda a derecha y de arriba abajo, se aprecia como la mitad inferior del rectángulo izquierdo de muestra pasa de ser básicamente transparente a volverse muy opaco, algo que se consigue en un periodo de tiempo muy breve. (Fotos: Khalid Abdulaziz Kaabi y Dennis Sheberla)

 

La razón para esa lentitud es que los cambios dentro del material dependen de un movimiento de electrones (una corriente eléctrica) que proporciona a toda la ventana una carga negativa. Los iones positivos se mueven después a través del material para restaurar el equilibrio eléctrico, creando el efecto de cambio de color. Pero si bien los electrones fluyen con rapidez a través de los materiales, los iones se mueven mucho más despacio, limitando la velocidad de reacción general.

 

El equipo del MIT ha superado este obstáculo usando materiales sólidos muy porosos (parecidos a esponjas) conocidos como armazones organometálicos, o MOFs, por sus siglas en inglés, que pueden conducir tanto electrones como iones a velocidades muy elevadas. Tales materiales han sido utilizados desde hace un par de decenios por su capacidad de almacenar gases dentro de su estructura, pero el equipo del MIT ha sido el primero en aprovecharlos por sus propiedades eléctricas y ópticas.

 

El otro problema con las versiones actuales de materiales que se autooscurecen es que es difícil conseguir que uno de ellos pase de completamente transparente a, digamos, completamente negro. Las ventanas existentes de este tipo solo pueden cambiar, por ejemplo, a un tono oscuro de verde, en vez de volverse del todo opacas.

 

Las nuevas ventanas del MIT logran una opacidad (color negro) mucho más fuerte.

 

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