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As nanopartículas vo2 melhoram a eficiência energética das janelas inteligentes

  • May 16,2019.
janelas inteligentes se tornarão uma realidade! nós pesquisadores desenvolveram nova tecnologia de nanopartículas de dióxido de vanádio

cerca de 30% da energia usada na construção nos estados unidos a cada ano é perdida devido à baixa eficiência energética dos materiais das janelas. essa perda de energia causa cerca de 42 bilhões de dólares perdidos por ano.

a este respeito, se o departamento de energia dos EUA (doe) argonne laboratório nacional pode comercializar um novo processo patenteado para a síntese de nanopartículas de dióxido de vanádio para criar energia eficiente e econômica "janela inteligente", a questão do alto consumo de energia pode começar a mudar .

o experimento nacional de argonne solicitou uma patente para um novo processo para a síntese de nanopartículas de dióxido de vanádio, o que torna a fabricação de “janelas inteligentes” eficientes em termos de energia mais econômicas.

Li Jie, engenheira química do Laboratório Nacional de Argonne, disse: "Precisamos desenvolver um processo contínuo para produzir rapidamente essa nanopartícula de maneira econômica e trazê-la rapidamente ao mercado". Anteriormente, li e seus colegas do laboratório nacional de argonne receberam nos licença de patente para o processo.

As janelas inteligentes termocrômicas absorvem automaticamente a energia infravermelha durante o inverno para manter o prédio aquecido e manter o edifício frio, bloqueando a energia infravermelha durante o verão. Além disso, li também indica que o filme de dióxido de vanádio baseado em nanopartículas tem um valor de modulação solar quase duas vezes maior do que o filme comum. Entre eles, a chamada modulação solar é, na verdade, a quantidade de energia solar que pode ser controlada pelos materiais de dióxido de vanádio a baixas e altas temperaturas. além disso, o dióxido de vanádio nano tem uma estabilidade de troca, isto é, pode ser completado em micro ou nanossegundos, desde o bloqueio dos raios infravermelhos até a penetração dos raios infravermelhos.

ralph muehleisen, chefe do projeto de ciências arquitetônicas do laboratório nacional de argonne, disse que a tecnologia termocrômica tem atraído o interesse da indústria, mas devido ao seu alto custo e desempenho limitado, ela é usada apenas em alguns produtos. A questão-chave é que as nano-formas de dióxido de vanádio são os melhores materiais para janelas inteligentes, no entanto, até hoje, ninguém sabia como produzir nanopartículas de dióxido de vanádio a um custo suficientemente baixo para apoiar a comercialização.


muehleisen disse: "o uso de nanopartículas aumenta o desempenho de materiais, e o processo de fluxo contínuo que inventamos reduz o custo de fabricação deles, então esta tecnologia é muito significativa para fabricantes de janelas. no entanto, talvez mais importante, o processo de fabricação que inventamos é ele próprio adequado para uma variedade de outros materiais que exigem a fabricação de nanopartículas ".

películas termocrômicas convencionais contêm materiais de dióxido de vanádio ordenados que têm uma temperatura de reação muito mais alta do que os materiais de nanopartículas dopados. janelas tradicionais devem atingir 154 graus Fahrenheit (68 ° C) para começar a bloquear o calor infravermelho. a janela contendo nanopartículas de dióxido de vanádio e tungstênio atingiu essa temperatura de transição crítica a 77 graus Fahrenheit (25 ° C).

Ao contrário das janelas tradicionais, essa janela contendo nanopartículas não requer coloração para melhorar a eficiência energética. Além disso, Muehleisen estima que a tecnologia de processamento de fluxo contínuo do laboratório nacional argonne pode fazer com que os custos de fabricação de nanopartículas sejam pelo menos cinco vezes menores do que os métodos tradicionais.

De acordo com os nanomarkets da lc, o mercado de vitrinas inteligentes valia US $ 1 bilhão em 2014 e deve chegar a quase US $ 3 bilhões até 2021. A tecnologia de janela de economia de energia existente é baixa em eficiência, alto custo e alguns têm os dois. De acordo com dados da lux research, uma empresa de consultoria que realiza pesquisas independentes sobre tecnologias emergentes em 20 graus, as janelas termocrômicas podem representar dois terços do mercado.

para desenvolver ainda mais a tecnologia termocrômica de dióxido de vanádio, li e muehleisen tentaram reduzir seu tamanho de partícula de 100 nm para 15 ou 20 nm. neste menor tamanho de partícula, 3000 a 4000 nanopartículas são equivalentes ao diâmetro de um cabelo humano. isso tem duas vantagens principais sobre partículas maiores em comparação com partículas maiores. primeiro, eles espalham menos luz, tornando o filme da janela mais transparente; segundo, eles ajustarão melhor o calor infravermelho, que é mais eficiente energeticamente.

As nanopartículas de dióxido de vanádio também podem ser usadas como uma técnica de detecção na defesa, e seu papel principal é interferir com o feixe infravermelho usado para medir a vibração da sala. Ao mesmo tempo, com mais pesquisa e desenvolvimento, este material também pode fornecer proteção de arma a laser para aeronaves e outros veículos.

cientistas de materiais, engenheiros de processo, cientistas de energia e cientistas da construção do laboratório nacional de argonne e uma equipe de especialistas em comercialização da universidade de chicago desenvolveram conjuntamente a tecnologia de nanopartículas de dióxido de vanádio com o apoio de projetos de construção relativamente jovens no laboratório.

"Eu quero expandir o plano de construção para trabalhar mais de perto com a nossa equipe científica de descoberta", disse muehleisen. “Há uma necessidade de entender melhor a física básica e a química dos materiais usados ​​no projeto arquitetônico. Precisamos quebrar a rotina para alcançar adaptabilidade / dinâmica, melhor desempenho, menores custos de fabricação e menor impacto ambiental. materiais da próxima geração ".

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