Un revolucionario recubrimiento de vidrio promete un importante ahorro energético al reducir la pérdida de calor durante los meses más fríos. Este innovador material forma una capa resistente y transparente que supera a los recubrimientos de baja emisividad existentes y ofrece una amplia gama de aplicaciones potenciales.
Investigadores de la Universidad Rice, la Universidad China de Hong Kong y sus colaboradores han desarrollado un innovador revestimiento de vidrio que podría reducir significativamente las facturas de energía al evitar la pérdida de calor durante los meses más fríos.
El avance, publicado En Materiales Avanzados, se trata de una película transparente que se obtiene mediante la incorporación de carbono en la estructura atómica del nitruro de boro. Esta película forma una capa duradera que refleja el calor, resiste rayones y se mantiene inalterada por la humedad, la luz ultravioleta y los cambios de temperatura.
En simulaciones, el nuevo material mejoró el ahorro de energía en un 2.9% en comparación con las alternativas existentes en ciudades de clima frío como Nueva York, Pekín y Calgary.
Con más de 4 mil millones de pies cuadrados de ventanas nuevas instaladas anualmente en los Estados Unidos, estos ahorros podrían llegar a ser sustanciales.
"Aunque el nitruro de boro puro muestra una emisividad casi similar a la del vidrio, cuando se le agrega una pequeña cantidad de carbono, la emisividad disminuye significativamente, y esto cambia las reglas del juego por completo", dijo en un comunicado de prensa el autor correspondiente Pulickel Ajayan, profesor de Ingeniería Benjamin M. y Mary Greenwood Anderson de Rice y profesor de ciencia de los materiales y nanoingeniería.
Los recubrimientos tradicionales de baja emisividad (low-E) deben colocarse en el lado interior de las ventanas porque se degradan con la humedad y los cambios de temperatura.
Sin embargo, la durabilidad del nuevo recubrimiento permite su aplicación en el lado exterior, lo que proporciona una ventaja significativa.
Para crear el recubrimiento, el equipo utilizó deposición láser pulsada, una técnica que utiliza ráfagas de láser de alta energía para aplicar el recubrimiento a temperatura ambiente, evitando la necesidad de calor elevado.
“Desde el punto de vista de la síntesis, recubrir el vidrio con nitruro de boro es realmente asombroso y muy emocionante”, añadió el autor principal Abhijit Biswas, científico investigador de la Universidad Rice.
Ajayan también destacó la amplia aplicabilidad de la técnica de deposición a baja temperatura a otros materiales como polímeros y textiles. Este recubrimiento podría producirse comercialmente mediante métodos escalables como la deposición química de vapor rollo a rollo, con esfuerzos de optimización en marcha.
"Esto amplía significativamente el espacio de aplicación de los recubrimientos de nitruro de boro", agregó Ajayan, señalando que el nitruro de boro es menos costoso que los materiales que se utilizan actualmente en el vidrio de baja emisividad comercial.
Las pruebas en condiciones exteriores revelaron la alta resistencia del recubrimiento a la intemperie, una clara distinción con respecto a las tecnologías existentes.
“Su alta resistencia a la intemperie lo convierte en el primer revestimiento de baja emisividad para ventanas de exterior, con una capacidad de ahorro energético claramente superior a la de su homólogo de interior”, añadió el coautor del estudio, Yi Long, de la Universidad China de Hong Kong. “Podría ser una excelente solución en entornos con alta densidad de edificación”.
A medida que las áreas urbanas buscan formas de reducir el consumo de energía, este nuevo recubrimiento podría ofrecer una solución eficaz.
“El nivel de transparencia y la prometedora baja emisividad hacen del vidrio recubierto con dopaje de carbono una opción competitiva de ahorro energético para ciudades como Pekín y Nueva York”, agregó el coautor Shancheng Wang de la Universidad China de Hong Kong, otro importante contribuyente al proyecto.
La investigación también incluyó contribuciones de la Universidad Estatal de Arizona, la Universidad de Cornell y la Universidad de Toronto.
Fuente: Universidad de Rice