janelas inteligentes que a auto-iluminado em dias chuvosos

Recentemente, uma equipe de pesquisa coreano desenvolveu a tecnologia de código para janelas inteligentes que mudam de cor de acordo com a quantidade de umidade, sem a necessidade de eletricidade.

A equipa de investigação conjunta composta por Professor Junsuk Rho de departamentos de engenharia mecânica e química, Jaehyuck Jang e Aizhan Ismukhanova do departamento de engenharia química na POSTECH, e Professor Inkyu Parque do departamento de engenharia mecânica da KAIST. Juntos, desenvolvido com sucesso um filtro de cor variável através de uma estrutura de ressoador de metal-metal-hidrogel usando hidrogel à base de quitosano, e combinada com as células solares para realizar um sensor de humidade de auto-alimentação. Estes resultados da investigação foram publicados como uma reportagem de capa na edição mais recente da Advanced Materials ópticos, uma revista especializada em nanociência e óptica.

Sensores usando a luz já são amplamente utilizados em nossas vidas diárias na medição do ECG, a qualidade do ar, ou a distância. O princípio básico é usar luz para detectar mudanças nos arredores e para convertê-los em sinais digitais.

interferência Fabri-Pero * é um dos fenómenos de ressonância que podem ser aplicadas em sensores ópticos e pode ser materializado sob a forma de finas películas de multicamadas de metal dieléctrico-metal. Sabe-se que o comprimento de onda de ressonância da luz transmitida pode ser controlada de acordo com a espessura e o índice de refracção da camada dieléctrica. No entanto, os ressoadores de metal-dieléctrico-metálicos existentes tinha uma grande desvantagem em não ser capaz de controlar os comprimentos de onda da luz transmitida, uma vez que são fabricados, o que torna difícil usá-los em sensores variáveis.

A equipa de investigação descobriu que quando o hidrogel quitosana é feita na estrutura de metal-hidrogel-metal, o comprimento de onda de ressonância das mudanças de luz transmitida em tempo real, dependendo da umidade do ambiente. Isto é porque o hidrogel de quitosano repete expansão e contracção como as mudanças de humidade em torno dele.

Usando este mecanismo, a equipe desenvolveu um sensor de humidade que pode converter a energia da luz em energia eléctrica através da combinação de uma bateria solar, com um filtro de comprimento de onda variável de água feita de metal-metal-hidrogel metamterial estruturado que muda de comprimento de onda de ressonância dependendo da humidade externa.

O princípio de construção é a sobreposição de comprimento de onda de ressonância do filtro com o comprimento de onda em que a absorção das células solares muda rapidamente. Este filtro destina-se a mudar a quantidade de absorção de luz de células solares, dependendo da quantidade de humidade, e para conduzir a alterações eléctricas que, em última análise detectam a humidade circundante.

Ao contrário dos sensores de humidade ópticos convencionais, estes os recém-desenvolvidos funcionar independentemente do tipo de luz, quer seja natural, LED ou interior. Além disso, não só o faz funcionar sem fonte de alimentação externa, mas também pode prever a humidade de acordo com a cor do filtro.

Professor Junsuk Rho que liderou a pesquisa, comentou: "Esta tecnologia é uma tecnologia de detecção que pode ser usado em lugares como reatores nucleares onde as pessoas e eletricidade não pode alcançar." Ele acrescentou: "Ele vai criar ainda maior sinergia, se combinado com a tecnologia da Internet das coisas, tais como sensores de umidade que ativam ou janelas inteligentes que mudam de cor de acordo com o nível de umidade externa."

fonte: 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>.