Estate. Cielo blu. Luce del sole. Ma non te ne accorgi molto in ufficio o a casa tua, perché le persiane bloccano la vista in modo che il calore rimanga all'esterno. Questo scenario potrebbe presto essere un ricordo del passato:i ricercatori dell'EPFL stanno lavorando con l'Empa su un vetro della finestra che tenga fuori il caldo in estate e allo stesso tempo permetta una visione chiara del mondo esterno.

A seconda della stagione, le finestre devono avere una funzione diversa per fornire un comfort sufficiente negli uffici e negli appartamenti. In estate dovrebbero tenere lontano il calore e prevenire l'abbagliamento del sole. In inverno dovrebbero distribuire la poca luce in modo ottimale nella stanza. Un team guidato da Andreas Schüler del Laboratorio per l'energia solare e la fisica degli edifici dell'EPFL ha recentemente sviluppato una finestra che soddisfa tutti questi criteri. In collaborazione con i ricercatori dell'Empa guidati da Patrik Hoffmann del Laboratorio per la lavorazione avanzata dei materiali di Thun, sono attualmente in corso lavori per la loro fabbricazione, che presto potrebbero rendere superflue le tende da sole. Il vetro stagionale delle finestre riduce il surriscaldamento estivo e l'abbagliamento negli edifici e garantisce un'elevata quantità di energia solare e luce diurna in inverno. Tutto questo senza compromettere la visuale verso l'esterno tramite oscuramenti o persiane.

Jing Gong, un dottorato di ricerca studente presso EPFL, ha utilizzato il sistema laser altamente complesso di Empa a Thun per produrre una cosiddetta forma master con una superficie microstrutturata con il laser di precisione. I microspecchi vengono quindi evaporati in queste microscanalature e incapsulati in una pellicola polimerica. Questa pellicola può quindi essere facilmente inserita in una normale finestra con doppi vetri. La disposizione delle cosiddette lenti "Compound Parabolic Concentrator" (CPC) viene utilizzata per riflettere in modo ottimale la luce solare con ridotte limitazioni di visibilità. Mentre i primi prototipi sono stati sviluppati in laboratorio, i ricercatori stanno già lavorando all'upscaling. In un progetto pilota in collaborazione con BASF Svizzera, il team sta lavorando a un processo di fabbricazione che dovrebbe consentire di produrre il rivestimento del vetro della finestra composto da milioni di microspecchi con alta precisione, in modo rapido ed economico. Ciò rappresenta una sfida importante a causa dei requisiti di qualità ottica molto elevati. Il prossimo passo è mostrare se il vetro supera il test quotidiano. Le finestre saranno installate nell'edificio NEST nel campus Empa a Dübendorf nell'unità Solace dell'EPFL.

L'innovativo vetro per finestre offre numerosi vantaggi, come confermano i ricercatori in una prima stima. "Il vetro può ridurre il consumo di energia termica da riscaldamento o condizionamento dal 10 al 20 percento, " dice Hoffmann. In molti casi, in futuro si potrebbe fare a meno delle tapparelle. La luce dovrebbe anche essere distribuita in modo più uniforme in tutta la stanza. Nel loro lavoro di ricerca, i ricercatori sono stati in grado di dimostrare che l'idea funziona. L'autonomia diurna è notevolmente aumentata. Con un'incidenza della luce di 60 gradi, i prototipi deviano già l'80% della luce, in una direzione quasi orizzontale. Ciò significa che anche gli angoli più remoti di un ufficio o di un appartamento sono meglio illuminati, che può avere un'influenza positiva sul clima di vita, soprattutto in inverno, in condizioni di illuminazione più buia. Anche la finestra rimane trasparente, la vista non è cambiata.