ventanas inteligentes que la auto-iluminan en días de lluvia

Recientemente, un equipo de investigación de Corea ha desarrollado la tecnología de código de ventanas inteligentes que cambian de color de acuerdo a la cantidad de humedad, sin necesidad de electricidad.

El equipo de investigación conjunta formada por el profesor Junsuk Rho de los departamentos de ingeniería mecánica y química, Jaehyuck Jang y Aizhan Ismukhanova del departamento de ingeniería química en la UMSNH, y el profesor Inkyu Parque del departamento de ingeniería mecánica de KAIST. Juntos, desarrollado con éxito un filtro de color variable usando una estructura de resonador de metal-hidrogel de metal usando hidrogel a base de quitosano, y se combinaron con células solares para hacer un sensor de humedad de auto-alimentación. Estos resultados de la investigación fueron publicados como un artículo de portada en la última edición de avanzados materiales ópticos, una revista especializada en la nanociencia y la óptica.

Sensores que utilizan la luz ya son ampliamente utilizados en nuestra vida cotidiana en la medición del ECG, la calidad del aire, o la distancia. El principio básico es el uso de la luz para detectar cambios en el entorno y convertirlas en señales digitales.

Fabri-Pero interferencia * es uno de los fenómenos de resonancia que se pueden aplicar en sensores ópticos y pueden materializarse en forma de películas delgadas de múltiples capas de metal dieléctrico-metal. Se sabe que la longitud de onda de resonancia de la luz transmitida puede ser controlada de acuerdo con el espesor y el índice de refracción de la capa dieléctrica. Sin embargo, los resonadores de metal-dieléctrico de metal existentes tenían una gran desventaja en no ser capaz de controlar las longitudes de onda de luz transmitida una vez que se fabrican, por lo que es difícil de utilizar en sensores de variables.

El equipo de investigación encontró que cuando el hidrogel de quitosano se hace en la estructura metálica de hidrogel-metal, la longitud de onda de resonancia de los cambios de transmisión de luz en tiempo real dependiendo de la humedad del medio ambiente. Esto es porque el hidrogel de quitosano repite la expansión y contracción como los cambios de humedad alrededor de ella.

El uso de este mecanismo, el equipo desarrolló un sensor de humedad que puede convertir la energía de la luz en electricidad mediante la combinación de una batería solar con un filtro de longitud de onda variable de agua hecha de metamterial estructurado de metal-hidrogel de metal que cambia la longitud de onda de resonancia dependiendo de la humedad externa.

El principio de diseño es para solapar longitud de onda de resonancia del filtro con la longitud de onda donde la absorción de las células solares cambia rápidamente. Este filtro está diseñado para cambiar la cantidad de absorción de la luz de las células solares en función de la cantidad de humedad, y para conducir a los cambios eléctricos que en última instancia detectan la humedad circundante.

A diferencia de los sensores de humedad ópticos convencionales, estos recién desarrollados funcionan independientemente del tipo de luz, ya sea natural, LED o de interior. Además, no sólo lo hace funcionar sin alimentación externa, pero también puede predecir la humedad según el color del filtro.

Profesor Junsuk Rho que dirigió la investigación, comentó: "Esta tecnología es una tecnología de detección que se puede utilizar en lugares como reactores nucleares donde la gente y la electricidad no pueden llegar." Y añadió: "Se va a crear una mayor sinergia si se combina con la tecnología de la IO como sensores de humedad que activan o ventanas inteligentes que cambian de color según el nivel de humedad externa."

fuente: Pohang University of Science & Technology (POSTECH). "Smart windows that self-illuminate on rainy days." ScienceDaily. ScienceDaily, 29 May 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/05/200529150704.htm>.