Tecnologia Científica

Uso de inibidores de polímero para permitir janelas dinâmicas maiores
Essas janelas, apresentadas em artigo publicado na Nature Energy , foram fabricadas com inibidores de polímero para depositar reversivelmente filmes metálicos com morfologia controlada em janelas dinâmicas.
Por Ingrid Fadelli - 12/06/2021


Tynt janelas dinâmicas em toda a sua faixa ótica de claro (esquerda) a blackout total (direita) mostrando o sopé icônico de Boulder, Colorado. Crédito: Tynt Technologies.

As janelas dinâmicas são uma tecnologia valiosa que pode ajudar a diminuir a pegada de carbono dos edifícios. As janelas dinâmicas são uma classe de janelas com tonalidade ajustável que permite aos usuários maior controle sobre o fluxo de luz e calor que passa por elas.

Pesquisadores da Stanford University e da University of Colorado-Boulder (UC Boulder) criaram recentemente novas janelas dinâmicas com tamanho > 900 cm 2 . Essas janelas, apresentadas em artigo publicado na Nature Energy , foram fabricadas com inibidores de polímero para depositar reversivelmente filmes metálicos com morfologia controlada em janelas dinâmicas.

"A motivação de nosso trabalho em janelas dinâmicas foi criar um produto que economize energia e melhore a vida das pessoas ao mesmo tempo", disse à TechXplore Michael Strand, cofundador da Tynt Technologies e principal pesquisador do estudo. "Nossa ideia principal era demonstrar que a tecnologia central que desenvolvemos, a eletrodeposição reversível de metal (RME), está pronta para atingir esse objetivo."

Em seu artigo, Strand e seus colegas se concentraram em aumentar o tamanho das janelas dinâmicas que haviam criado como parte de sua pesquisa anterior. Em última análise, isso permitiu que eles criassem as maiores janelas dinâmicas de seu tipo demonstradas até o momento.

Além disso, os pesquisadores descreveram as principais vantagens da tecnologia RME sobre as soluções de janela dinâmica existentes criadas no passado. Essas vantagens incluem uma cor neutra, contraste excepcional e o potencial de custo mais baixo.

Os engenheiros vêm experimentando o uso de inibidores de polímero para aprimorar os processos tradicionais de galvanoplastia há algum tempo. Embora estudos anteriores tenham mostrado que os inibidores de polímero podem promover o crescimento de filmes de metal densos e lisos, até agora ninguém demonstrou seu uso em sistemas RME.

"Acreditamos que se pudéssemos identificar o polímero certo para nossas janelas dinâmicas, isso resolveria muitos dos desafios restantes relacionados à escala, desempenho e durabilidade", disse Strand à TechXplore. "Sentimos que as implicações deste trabalho vão muito além dos inúmeros benefícios de nossas janelas dinâmicas."

Para identificar o material mais promissor para suas janelas dinâmicas, Strand e seus colegas examinaram e avaliaram vários polímeros diferentes. Eles adicionaram cada um desses polímeros à camada de eletrólito de suas janelas dinâmicas e, em seguida, mediram seu desempenho, concentrando-se em métricas-chave como velocidade de tingimento, propriedades ópticas e eficiência elétrica. Nesse processo de triagem inicial, os pesquisadores descobriram que o álcool polivinílico (PVA) era o material mais promissor para suas janelas.
 
"Embora tenhamos iniciado o projeto com alguma intuição de que os inibidores de polímero melhorariam nossas janelas dinâmicas, os resultados realmente superaram nossas expectativas", disse Strand. "A simples adição de PVA ao nosso eletrólito (que não adiciona complexidade ou custo) melhorou quase todos os parâmetros de desempenho de nossas janelas dinâmicas (em ordens de magnitude em alguns casos)."

As janelas dinâmicas criadas por Strand e seus colegas superaram as soluções propostas anteriormente de várias maneiras. Além de serem maiores (> 900 cm 2 ), suas janelas tinham uma vida útil mais longa esperada (ou seja, milhares de ciclos de tingimento e uma excelente vida útil) e alcançaram uma modulação solar aprimorada para economia de energia (ou seja, um alcance óptico maior do que qualquer existente tecnologia até à data).

"Nosso trabalho mostra que a eletrodeposição reversível de metal pode permitir janelas dinâmicas com a combinação de cor, escuridão e custo que as pessoas há muito desejavam", disse Mike McGehee, outro pesquisador que realizou o estudo, à TechXplore. "Nunca vi ninguém fazer um dispositivo eletrônico do tamanho de 900 centímetros quadrados em um laboratório de universidade antes. O fato de Michael Strand e Tyler Hernandez terem sido capazes de fazer isso é um bom presságio para a comercialização."

Embora as janelas dinâmicas tenham muitos benefícios, até agora, raramente foram implantadas em edifícios, principalmente devido às limitações associadas a seu custo, velocidade e eficiência. As novas janelas dinâmicas criadas por Strand, McGehee e seus colegas podem ajudar a superar essas limitações, permitindo que os arquitetos diminuam a pegada de carbono dos edifícios, ao mesmo tempo que melhoram o conforto de seus ocupantes.

O estudo recente desta equipe de pesquisadores mostra que adicionar polímeros ou pequenas moléculas à camada de eletrólito das janelas dinâmicas pode afetar quase todos os aspectos dos dispositivos. Suas descobertas poderiam, portanto, auxiliar no desenvolvimento de janelas dinâmicas maiores e outras tecnologias semelhantes com cores ajustáveis ​​e características ópticas.

"Nossas janelas dinâmicas também são muito semelhantes às baterias de ânodo metálico avançadas (tecnologia QuantumScape), que estão recebendo muita atenção", disse Strand. "Nosso avanço na compreensão do papel dos polímeros no controle da galvanoplastia também pode ajudar os pesquisadores de baterias a fazer os avanços necessários para fornecer o armazenamento em grande escala de que precisamos para apoiar a revolução da energia sustentável."

Strand, McGehee e seus colegas agora planejam continuar investigando a tecnologia RME e avaliando sua relevância para uma ampla gama de aplicações, que vão desde a criação de estufas até o desenvolvimento de satélites. Além disso, os pesquisadores fundaram uma empresa chamada Tynt, com o objetivo de comercializar as janelas dinâmicas que criaram.

"A missão principal da Tynt é levar a tecnologia às casas das pessoas para criar espaços internos bonitos e confortáveis ​​com o benefício adicional de economizar energia", disse Strand. "Acreditamos que essas janelas criarão casas e um planeta mais saudáveis."

 

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