finestre intelligenti diventeranno realtà! noi ricercatori hanno sviluppato una nuova tecnologia di nanoparticelle di biossido di vanadio
circa il 30% dell'energia utilizzata nelle costruzioni negli Stati Uniti ogni anno è perso a causa della bassa efficienza energetica dei materiali delle finestre. tale perdita di energia causa circa 42 miliardi di dollari in perdita all'anno.
a questo proposito, se il dipartimento nazionale dell'energia (doe) argonne può commercializzare un nuovo processo brevettato per la sintesi delle nanoparticelle di biossido di vanadio per creare una "finestra intelligente" efficiente dal punto di vista energetico ed economica, il problema dell'alto consumo di energia potrebbe iniziare a cambiare .
l'esperimento nazionale Argonne ha richiesto un brevetto per un nuovo processo per la sintesi di nanoparticelle di biossido di vanadio, che rende più economica la produzione di "finestre intelligenti" ad alta efficienza energetica.
li jie, un ingegnere chimico del laboratorio nazionale argonnese, ha dichiarato: "Abbiamo bisogno di sviluppare un processo continuo per produrre rapidamente questa nanoparticella in modo economico e portarla sul mercato rapidamente." In precedenza, li ei suoi colleghi del laboratorio nazionale argonne hanno ricevuto un patente di brevetto statunitense per il processo.
Le finestre termocromatiche intelligenti assorbono automaticamente l'energia a infrarossi durante l'inverno per mantenere l'edificio caldo e mantenere l'edificio fresco bloccando l'energia a infrarossi durante l'estate. inoltre, li indica anche che il film di biossido di vanadio a base di nanoparticelle ha un valore di modulazione solare circa il doppio di quello del film normale. tra questi, la cosiddetta modulazione solare è in realtà la quantità di energia solare che può essere controllata da materiali di biossido di vanadio a basse e alte temperature. inoltre, il diossido di vanadio nano ha una resistenza simile a un interruttore, cioè può essere completato in micro o nanosecondi dal blocco dei raggi infrarossi ai raggi infrarossi penetranti.
ralph muehleisen, capo del progetto di scienze architettoniche del laboratorio nazionale argonne, ha affermato che la tecnologia termocromica ha attratto l'interesse dell'industria, ma a causa del suo alto costo e delle sue prestazioni limitate, viene utilizzata solo in alcuni prodotti. il problema chiave è che le nanostrutture di biossido di vanadio sono i migliori materiali per finestre intelligenti, tuttavia, fino ad oggi, nessuno ha saputo produrre nanoparticelle di biossido di vanadio a un costo sufficientemente basso per supportare la commercializzazione.
muehleisen ha detto: "l'uso di nanoparticelle aumenta le prestazioni dei materiali, e il processo continuo di flusso che abbiamo inventato riduce il costo di fabbricazione, quindi questa tecnologia è molto significativa per i produttori di finestre, tuttavia, forse più importante, il processo di produzione che abbiamo inventato è esso stesso adatto per una varietà di altri materiali che richiedono la fabbricazione di nanoparticelle. "
le pellicole termocromiche convenzionali contengono materiali di biossido di vanadio ordinati che hanno una temperatura di reazione molto più elevata rispetto ai materiali di nanoparticelle drogati. le finestre tradizionali devono raggiungere i 154 gradi fahrenheit (68 ° c) per iniziare a bloccare il calore a infrarossi. la finestra contenente nanoparticelle di biossido di vanadio di tungsteno ha raggiunto questa temperatura di transizione critica a 77 gradi fahrenheit (25 ° c).
a differenza delle finestre tradizionali, questa finestra contenente nanoparticelle non richiede colorazione per migliorare l'efficienza energetica. Inoltre, muehleisen stima che la tecnologia di elaborazione del flusso continuo del laboratorio nazionale di argonne possa rendere i costi di produzione delle nanoparticelle almeno cinque volte più bassi rispetto ai metodi tradizionali.
secondo i nanomercati di lc, il mercato delle finestre intelligenti valeva $ 1 miliardo nel 2014 e si prevede che raggiunga quasi $ 3 miliardi entro il 2021. l'attuale tecnologia per finestre a risparmio energetico è bassa efficienza, alto costo e alcuni addirittura hanno entrambi. secondo i dati della ricerca lux, una società di consulenza che conduce ricerche indipendenti sulle tecnologie emergenti, di 20 gradi, le finestre termocromiche possono rappresentare i due terzi del mercato.
per sviluppare ulteriormente la tecnologia termocromica al diossido di vanadio, li e muehleisen hanno tentato di ridurre la loro dimensione delle particelle da 100 nm a 15 o 20 nm. a questa dimensione di particelle più piccola, da 3000 a 4000 nanoparticelle sono equivalenti al diametro di un capello umano. questo ha due vantaggi principali rispetto alle particelle più grandi rispetto alle particelle più grandi. in primo luogo, disperdono meno luce, rendendo il film della finestra più trasparente; in secondo luogo, regoleranno meglio il calore a infrarossi, che è più efficiente dal punto di vista energetico.
le nanoparticelle di biossido di vanadio possono anche essere utilizzate come tecnica di rilevamento in difesa e il loro ruolo principale è quello di interferire con il raggio infrarosso utilizzato per misurare la vibrazione ambientale. allo stesso tempo, con ulteriori ricerche e sviluppi, questo materiale può anche fornire protezione per armi laser per aeromobili e altri veicoli.
scienziati dei materiali, ingegneri di processo, scienziati dell'energia e scienziati edili del laboratorio nazionale argonne e un gruppo di esperti di commercializzazione dell'università di Chicago hanno sviluppato congiuntamente la tecnologia delle nanoparticelle di biossido di vanadio con il supporto di progetti di costruzione relativamente giovani in laboratorio.
"Voglio espandere il piano di costruzione per lavorare più a stretto contatto con il nostro team scientifico di scoperta", ha detto muehleisen. "C'è bisogno di capire meglio la fisica e la chimica di base dei materiali usati nella progettazione architettonica. dobbiamo rompere la routine per ottenere adattabilità / dinamica, migliori prestazioni, minori costi di produzione e minore impatto ambientale. materiali di prossima generazione. "
italiano
English
français
Deutsch
русский
español
português
日本語
한국의
Türkçe
8620-87226359,8620-87748917
