Un gruppo di ricerca dell’Università del Delaware sta sviluppando dei pannelli di finestre intelligenti che possono facilmente passare dall’essere riflettenti a trasparenti con l’applicazione di un liquido speciale. Le finestre, che vengono sviluppate con l’aiuto delle tecnologie di stampa 3D, potrebbero essere una soluzione economica per migliorare l’efficienza di riscaldamento e raffreddamento di case e automobili.
Finora, i ricercatori hanno già dimostrato che i pannelli modulari delle finestre funzionano e suggeriscono che saranno facili da produrre e potenzialmente più accessibili rispetto al vetro esistente che utilizza la tensione per passare da trasparente a colorato (il che costa fino a 1000 dollari a metro quadrato).
“Ci aspettiamo che il nostro vetro intelligente costi un decimo rispetto ai costi attuali del vetro intelligente perché la nostra versione può essere prodotta con gli stessi metodi utilizzati per realizzare molte parti in plastica e non richiede una complicata tecnologia elettro-ottica per il passaggio”, ha spiegato Keith Goossen, uno dei ricercatori principali del progetto.
Come funzionano queste finestre intelligenti? Come spiega il team dell’Università del Delaware, le finestre sono costituite da un pannello di plastica che è modellato con una superficie retroriflettente, il che significa che riflette la luce nella direzione da cui proviene la luce, e un sottile strato di camera sopra di esso, in cui il liquido speciale, il metil salicilato, può essere iniettato.
Quando il liquido viene iniettato nella camera, come si può vedere nel video dimostrativo, la superficie del pannello retroriflettente diventa gradualmente trasparente. Attualmente, i pannelli di plastica vengono prodotti utilizzando tecnologie di stampa 3D e Goossen suggerisce che il team di ricerca sta studiando nuovi modi per elaborare plastiche stampabili 3D con buone prestazioni ottiche per far progredire la ricerca.
La produzione additiva ha consentito ai ricercatori di testare vari reticoli retroriflettenti stampandoli come parte di pannelli di plastica trasparente e utilizzando speciali tecniche di post-elaborazione per ottimizzare la superficie retroriflettente del pannello stampato 3D.
“Senza la stampa 3D, avremmo dovuto utilizzare una tecnologia di stampaggio, che richiede la costruzione di uno stampo diverso per ogni diversa struttura”, ha spiegato Goossen. “Con la stampa 3D, possiamo facilmente realizzare qualsiasi struttura volessimo e quindi eseguire esperimenti per vedere come si svolgeva.”
A quanto pare, i pannelli delle finestre stampate in 3D hanno ottenuto buoni risultati nei test ottici e non hanno mostrato segni di degradazione dopo molti cicli di iniezione e drenaggio del materiale liquido. “Per la produzione commerciale, possiamo utilizzare lo stampaggio a iniezione standard per realizzare in modo economico i pannelli retroriflettenti”, ha aggiunto Goossen.
L’innovativa finestra intelligente potrebbe offrire numerosi vantaggi all’industria delle costruzioni e automobilistica. Per quest’ultimo, i pannelli potrebbero essere integrati nelle auto e dare al guidatore la possibilità di mantenere la propria auto fresca mentre parcheggiata diventando retroriflettente.
“Non è possibile utilizzare il vetro commutabile oggi disponibile in commercio per questa applicazione perché allo stato oscurato il parabrezza assorbe ancora la luce solare e diventa caldo”, ha elaborato Goossen. “Poiché il nostro vetro è retroriflettente nello stato non trasparente, quasi tutta la luce viene riflessa, mantenendo il vetro, e quindi l’auto, più fresca”.
All’interno del settore delle costruzioni, le finestre intelligenti potrebbero avere un vasto numero di applicazioni. Come spiegano i ricercatori, i pannelli delle finestre potrebbero essere incorporati nei grattacieli e non solo offrire i vantaggi di tenere il sole fuori durante l’estate e lasciarlo entrare in inverno per un efficiente raffreddamento e riscaldamento, ma poiché il vetro è retroriflettente, la luce del sole potrebbee essere diretta verso l’alto, il che aiuterebbe a ridurre il “riscaldamento delle città”.
I pannelli di plastica stampati in 3D possono essere utilizzati anche negli edifici residenziali, in quanto potrebbero fornire una superficie commutabile che potrebbe alternativamente mantenere le case fresche in estate e attrarre calore in inverno.
“Qui nel Delaware, ti piacerebbe avere un tetto bianco in estate per mantenere la casa fresca e un tetto buio in inverno per assorbire la luce solare e contribuire a ridurre i costi di riscaldamento”, ha detto Goossen. “Per coperture intelligenti, la nostra nuova tecnologia offre un tipo più efficiente di tetto freddo perché è retroriflettente e consente al tetto di passare al buio in inverno.”
Per aumentare l’efficienza dei pannelli delle finestre intelligenti negli scenari di copertura, i ricercatori dicono che un ulteriore strato di materiale potrebbe essere posizionato sotto i pannelli di plastica per assorbire la luce e, di conseguenza, il calore, fornendo un migliore isolamento alla casa. Tuttavia, ci sono alcuni nodi da risolvere, poiché il liquido utilizzato nelle finestre, il metil salicilato, si congela a circa -9 ° C. E sono davvero troppo pochi.
I ricercatori continueranno a far avanzare la loro ricerca sulle finestre stampate in 3D e, in ultima analisi, sperano di portarli sul mercato come opzione economica per la costruzione intelligente e la produzione automobilistica.