Las ventanas dejan entrar la luz a los espacios interiores, pero también pueden generar calor no deseado. Por lo tanto, los aires acondicionados deben trabajar arduamente para enfriarlas. Para solucionar este problema y aumentar el ahorro energético con la tecnología de ventanas cuánticas, los investigadores están adoptando un revestimiento transparente de enfriador radiativo (TRC).
Tengfei Luo , profesor de la cátedra Dorini Family de Estudios Energéticos en la Universidad de Notre Dame, y el investigador postdoctoral asociado Seongmin Kim han desarrollado un recubrimiento transparente para ventanas.
Este recubrimiento o enfriador radiactivo transparente (TRC) bloquea la luz ultravioleta e infrarroja que genera calor. Independientemente del ángulo del sol, solo deja pasar la luz visible. Se puede usar en ventanas y automóviles, y ayuda a reducir los costos de aire acondicionado en más de un tercio en climas cálidos.
Diseño eficiente para afrontar los ángulos solares cambiantes
Tengfie Luo, autor principal del estudio, afirmó: “El ángulo entre la luz solar y la ventana cambia constantemente. Nuestro revestimiento mantiene su funcionalidad y eficiencia independientemente de la posición del sol en el cielo”.
En muchos estudios recientes, los revestimientos de ventanas solo optimizaban la luz que entraba en una habitación en ángulo recto. Sin embargo, esto no es factible. Al mediodía, que suele ser la hora más calurosa del día, los rayos del sol tienden a entrar en las ventanas instaladas verticalmente en ángulos oblicuos.
Materiales y técnicas innovadoras
Anteriormente, el profesor Luo, junto con su investigador postdoctoral Seongmin Kim, construyó un recubrimiento de ventana transparente fabricado a partir de una base de vidrio, sobre la cual apiló capas ultrafinas de alúmina, sílice y óxido de titanio. También se le añadió un polímero de silicio de un micrómetro de espesor. Esta adición contribuye a mejorar la capacidad de refrigeración de la estructura, lo que le permite reflejar la radiación térmica a través de la ventana atmosférica hacia el espacio exterior.
El profesor Luo afirmó: «Era necesaria una optimización adicional del orden de las capas para garantizar que el recubrimiento se adaptara a múltiples ángulos de luz solar. Sin embargo, un método de ensayo y error no era práctico, dada la inmensa cantidad de combinaciones posibles».
Los investigadores se percataron de que, para encontrar la combinación precisa de materiales y capas, necesitaban optimizar el proceso. Para ello, el profesor Luo y Kim crearon un modelo computacional. Posteriormente, utilizaron algoritmos de aprendizaje automático cuántico (QML) para hallar las mejores combinaciones de capas y materiales.
Pero, ¿qué opinas? ¿ Cerrar las persianas ahorra energía?
Resultados y aplicaciones
- El material terminó siendo un revestimiento de ventana transparente de 1.2 micrones de espesor.
- Parece funcionar mejor que otros productos similares del mercado.
- Su modelo creó un recubrimiento que era capaz de mantener la transparencia y reducir la temperatura (de 5.4 a 7.2 grados Celsius o de 9.7 a 13 grados Fahrenheit).
- Fue posible realizar esto en una sala modelo incluso cuando la luz se transmitía en una amplia gama de ángulos.
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Este proyecto demuestra cómo la computación cuántica puede ser de gran ayuda en el proceso de investigación. Se puede utilizar para diseñar diversos materiales con propiedades complejas. Por lo tanto, el ahorro de energía mediante la tecnología de ventanas cuánticas puede ser de gran utilidad en muchos campos diferentes.
