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Correio Braziliense

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TECNOLOGIA

Janela inteligente

Pesquisadores apresentam conjunto de vidro que pode barrar a luz ou o calor do sol, de acordo com a necessidade do usuário. E o melhor: com um gasto mínimo de energia

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postado em 16/08/2013 18:00 / atualizado em 16/08/2013 12:41

Roberta Machado

Um novo tipo de janela inteligente pode ser ativada para filtrar os raios solares: com uma simples corrente elétrica, o vidro pode controlar a quantidade de luz e calor que entra em um cômodo. O material, desenvolvido por pesquisadores dos Estados Unidos e da Espanha, usa um filme de nanocristais para mudar suas propriedades de acordo com a voltagem aplicada. A invenção, acreditam os cientistas que a divulgaram na revista Nature, pode diminuir o consumo de energia em prédios com sistemas de refrigeração e iluminação.

O material tecnológico parece um vidro com transparência e dimensões comuns. Mas, com a primeira carga elétrica, as nanopartículas assumem um estado que impede a passagem das ondas do tipo infravermelho próximo, as mesmas que transmitem o calor do Sol. A janela inteligente pode bloquear 50% da temperatura que passa por ela. A diferença no aquecimento do cômodo protegido pelo vidro especial depende do clima e do tipo de cômodo.

Um segundo aumento na eletricidade empregada escurece o vidro, como um par de óculos escuros. Ele continua com parte de sua transparência, mas impede a passagem de luz visível. Todo o processo consome uma voltagem equivalente à de um relógio digital e apenas durante a mudança de fase. Depois que a janela escurece, ela se mantém dessa forma sem gastar nenhuma energia.

A eletricidade é conduzida por uma fina camada de eletrólitos que divide duas finas fatias de vidro. Todo o material é coberto por um filme eletrodo e outro que funciona como contraeletrodo, pelos quais a energia é transmitida. O segredo está no recheio do projeto: uma faixa de óxido de índio e estanho incorporado numa matriz vítrea de óxido de nióbio. A combinação de materiais com propriedades diferentes resulta em uma formação única que regula a passagem da energia. Os nanocristais também podem passar por um rearranjo estrutural que se fecha para certos tipos de onda, como as de luz.

“A mudança ótica ocorre porque a carga eletrônica é adicionada ou removida conforme a voltagem é ajustada. Os dois componentes, os nanocristais e o vidro de óxido de nióbio, respondem de forma diferente quando são carregados. Um absorve luz infravermelha, e o outro absorve luz visível”, explica Delia Milliron, pesquisadora do Lawrence Berkley National Laboratory e principal autora do trabalho. O material que responde à eletricidade tem apenas alguns nanômetros de espessura, e é totalmente transparente até ser acionado por eletricidade.

A tecnologia que permite a mudança das propriedades dos vidros pela eletricidade, conhecida como eletrocromia, não é novidade. A técnica já é usada para a fabricação de janelas inteligentes há algum tempo, mas esse é o primeiro material a oferecer um controle integrado de calor e luz visível. O mesmo grupo de pesquisa em Berkley é conhecido por ter desenvolvido uma janela que bloqueia apenas o calor antes de divulgar a criação do vidro com dois tipos de filtros.

Ajustes
Agora, o grupo pretende comercializar o método inédito. O vidro poderia ser instalado, de acordo com os pesquisadores, diretamente na rede elétrica de um prédio e ser ajustado por um sistema central de acordo com a iluminação e a temperatura ao longo do dia. “Outras aplicações, como a substituição de janelas, pediriam um pacote integrado. Nesses casos, a janela pode ser alimentada por uma pequena bateria ou mesmo uma tira de célula fotovoltaica”, ilustra Delia Milliron.

Para o especialista Brian Korgel, no entanto, o novo vidro ainda precisa encontrar um substituto para o metal de lítio, material inflamável usado como contraeletrodo. A matéria é a mesma usada em alguns tipos de baterias, fabricadas sob rígidas medidas de segurança. “Laptops pegaram fogo no passado devido a falhas nas baterias de lítio”, aponta Brian Korgel, pesquisador do Centro de Ciência Nano e Molecular e Tecnologia da Universidade do Texas.

Outra necessidade de segurança fundamental do projeto, aponta Korgel, é usar uma substância sólida como eletrodo do vidro inteligente. Para o engenheiro de materiais, ainda é necessário combinar as propriedades dos elementos usados no projeto e se certificar de que o custo será acessível. “(O material) não está pronto para uso comercial agora. Os autores demonstraram um novo material com uma propriedade com promessa tremenda. Mas ainda há muita incerteza e trabalho necessário antes de comercializar as janelas.”

Palavra de especialista

Longo caminho pela frente


“É uma janela mais inteligente do que as outras (do tipo). Você pode selecionar (barrar) a luz ou só o calor. Só que o artigo demonstra apenas que é um conceito que pode ser feito. E eles conseguem fazer isso com uma interação especial entre as nanopartículas e o vidro em que elas estão inseridas. Não é só a ação da nanopartícula, mas também como as nanopartículas conseguem modificar a propriedade do vidro. É um relato de um avanço científico importante, mas ainda está longe de virar uma janela. Do jeito que a proposta está, seria muito cara para virar rapidamente um produto. É um passo importante, cientificamente muito interessante, e deve ter desdobramentos em outras áreas. Mas é difícil prever. (Eles) ainda têm de descobrir um material de contato intermediário do sanduíche mais barato e mais seguro, e é difícil prever quanto tempo vai demorar para ter se desenvolvido.”

Peter Schulz, diretor da Faculdade de Ciências Aplicadas da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp)
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