Las tintas de cambio de fase se han desarrollado utilizando nanotecnología para controlar la temperatura y proporcionar un control climático pasivo, lo que reduce el consumo de energía. Las tintas versátiles tienen aplicaciones potenciales en edificios, electrónica y ropa, y podrían convertirse en una solución sostenible para abordar el cambio climático.

Se han desarrollado las primeras “tintas de cambio de fase” del mundo que pueden cambiar la forma en que se calientan y enfrían los edificios, las casas y los automóviles, logrando un control “pasivo” avanzado, con un enorme potencial para ayudar a reducir el uso de energía y las emisiones globales de gases de efecto invernadero.

Nueva investigación publicada en la Royal Society of Chemistry Revista de química de materiales a. Dirigida por el Dr. Mohamed Taha, la prueba de concepto documenta “tintas de cambio de fase” que utilizan nanotecnología para controlar la temperatura en entornos cotidianos. Lo logran ajustando la cantidad de radiación que puede pasar a través de ellos, en función del entorno circundante.

El Dr. Taha dijo que estas tintas se pueden usar para desarrollar recubrimientos para lograr un calentamiento y enfriamiento pasivos, lo que reduce nuestra necesidad de depender de la generación de energía para regular las temperaturas.

“Los seres humanos usamos mucha energía para crear y mantener ambientes cómodos: calentar y enfriar nuestros edificios, casas, automóviles e incluso nuestros cuerpos”, dijo el Dr. Taha.

“Ya no podemos concentrarnos únicamente en generar energía a partir de recursos renovables para reducir nuestro impacto ambiental. También debemos considerar reducir nuestro consumo de energía como parte de nuestras soluciones energéticas propuestas, a medida que los impactos del cambio climático se hacen realidad”.

“Al diseñar nuestras tintas para que respondan a su entorno, no solo reducimos el gasto de energía, sino que también eliminamos la necesidad de sistemas de control adicionales para controlar las temperaturas, lo que es un desperdicio adicional de energía”.

El control climático pasivo permitiría condiciones de vida cómodas sin gastar energía innecesariamente. Por ejemplo, para proporcionar una calefacción cómoda en el invierno, las tintas aplicadas a la fachada de un edificio pueden cambiar automáticamente para dejar entrar más luz solar durante el día y un mayor aislamiento para mantener el calor durante la noche. En el verano, puede convertirse en una barrera para bloquear la radiación de calor del sol y el entorno circundante.

Estas “tintas de cambio de fase” versátiles son una prueba de concepto que se puede laminar, rociar o agregar a pinturas y materiales de construcción. También se pueden integrar en la ropa, regulando la temperatura corporal en entornos hostiles o creando dispositivos electrónicos portátiles, flexibles y a gran escala, como circuitos flexibles, cámaras, detectores y sensores de gas y temperatura.

dijo D. Taha: “Nuestra investigación elimina las limitaciones anteriores sobre la aplicación generalizada de estas tintas a bajo costo. Esto significa que las estructuras y los materiales de construcción existentes pueden modificarse. Con interés en la fabricación, los tóneres pueden llegar al mercado dentro de cinco a 10 años.

“Al colaborar con la industria, podemos ampliarlos e integrarlos con tecnologías nuevas y existentes como parte de un enfoque integral para abordar los desafíos energéticos globales relacionados con el cambio climático.

“El potencial de este material es enorme, ya que se puede utilizar para muchos propósitos diferentes, como prevenir la acumulación de calor en las computadoras portátiles o en los parabrisas de los automóviles. Pero la belleza de este material es que podemos modificar sus propiedades de absorción de calor para adaptarse a nuestras necesidades.

“Ya se usa un tipo diferente de material de cambio de fase para hacer vidrio inteligente, pero nuestros nuevos materiales significan que podemos diseñar ladrillos y revestimientos de manera aún más inteligente. Esta nueva nanotecnología puede ayudar a modificar los edificios existentes para hacerlos más eficientes. Es mejor para el medio ambiente y sostenible para el futuro.” .

El gran avance se logró al descubrir cómo modificar uno de los componentes clave de los “materiales de cambio de fase”: el óxido de vanadio (VO2). Los materiales de cambio de fase utilizan catalizadores, como el calor o la electricidad, para generar suficiente energía para que el material se transforme bajo presión. Sin embargo, antes era necesario calentar los materiales de cambio de fase a temperaturas muy altas para activar sus propiedades de “cambio de fase”.

“Usamos nuestra comprensión de cómo se unen estos materiales para probar cómo podríamos desencadenar la reacción del metal aislante (IMT), donde el material actúa esencialmente como un interruptor para bloquear el calor más allá de cierta temperatura, cerca de la temperatura ambiente (30-40^sC) dijo el Dr. Taha.

El Dr. Taha dijo que el próximo paso implicaría pasar la investigación, que fue patentada por la Universidad de Melbourne, a la producción.

Referencia: “Modulación infrarroja a través de transiciones de fase de óxidos de vanadio y compuestos de núcleo-corteza a temperatura cercana a la temperatura ambiente” por Muhammed Taha, Sevakarendran Balendran, Peter C Sherrill, Nick Kirkwood, Dingwen Wen, Shifan Wang, Jiajun Meng, James Pollock, Kenneth P Crozier y Lynn Shaka, 21 de marzo de 2023, disponible aquí. Revista de química de materiales a..
DOI: 10.1039/D2TA09753B