Una nuova finestra intelligente offre più di una bella vista:controlla anche la trasmissione della luce solare, riscalda gli interni degli edifici convertendo la radiazione solare in calore, ed elimina virtualmente E. coli batteri che vivono sul vetro. Nel futuro, tali finestre intelligenti sterili possono essere utilizzate negli aeroplani, ospedali, trasporto pubblico, e altre aree.

I ricercatori, guidato da Yan-Yan Song alla Northeastern University di Shenyang, Cina, e Xing-Hua Xia all'Università di Nanchino a Nanchino, Cina, hanno pubblicato un articolo sulla nuova finestra intelligente sterile in un recente numero di ACS Nano .

Come spiegano i ricercatori, l'integrazione di più funzioni in un'unica finestra intelligente rappresenta una sfida, poiché ogni funzione richiede tipicamente una diversa composizione del materiale. Per esempio, uno dei materiali più utilizzati per le finestre intelligenti che controllano la trasmissione della luce visibile è WO ₃ (triossido di tungsteno). Come materiale elettrocromico, WO ₃ può cambiare in modo reversibile la sua trasmittanza ottica in risposta alla carica e scarica elettrochimica. D'altra parte, le finestre intelligenti che convertono la radiazione solare nel vicino infrarosso in calore in genere coinvolgono nanoparticelle metalliche. Anche, una vasta gamma di materiali ha proprietà antimicrobiche, in particolare il rame. Finora, però, combinare tutte queste proprietà in un unico materiale è rimasta una sfida.

Nel nuovo studio, i ricercatori hanno progettato un film elettrocromico-fototermico composto da 3D WO ₃ in una struttura a nido d'ape incorporata con nanoparticelle e nanotubi d'oro. Mentre il WO ₃ controlla la quantità di luce visibile che passa attraverso la finestra, le nanostrutture d'oro convertono la luce solare in entrata in energia termica per riscaldare l'interno dell'edificio.

"Si tratta di una nuova strategia che ottiene un'eccellente conversione fototermica tramite l'ottimizzazione del guadagno solare su pellicole elettrocromiche e, importante, l'efficienza fototermica è regolabile durante la trasmissione ottica, "Xia ha detto Phys.org .

I ricercatori hanno dimostrato che la finestra può passare da completamente trasparente a nera come la pece in pochi minuti. Ulteriore, hanno mostrato che un laser nel vicino infrarosso aumenta la temperatura della finestra di 24 °C in circa cinque minuti. Per studiare le proprietà antimicrobiche della finestra, i ricercatori lo hanno trattato con E. coli e lo irradiò con un laser nel vicino infrarosso. Hanno scoperto che l'effetto battericida era più forte quando la finestra era al buio, in cui potrebbe eliminare praticamente tutti i batteri. In contrasto, l'effetto era molto più debole per le finestre allo stato trasparente, così come quelli fatti di solo WO ₃ o solo nanostrutture d'oro, piuttosto che entrambi i materiali combinati. I risultati suggeriscono che la maggior parte degli effetti battericidi sono dovuti alle proprietà fototermiche della finestra.

"La finestra intelligente sterile sarebbe particolarmente utile negli aerei, nelle zone ad alta latitudine, e anche negli ospedali, " Xia ha detto. "Dovrebbe essere multifunzionale, Per esempio, controllare dinamicamente la trasmissione della luce visibile, sintonizzazione della conversione del calore della radiazione solare nel vicino infrarosso, e riducendo gli attacchi di microrganismi."

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