As janelas são uma necessidade básica num edifício para permitir a entrada de luz e dissipar o calor, mas nem sempre se pretende ter as duas funções ao mesmo tempo. Agora, engenheiros da Universidade Estadual da Carolina do Norte (NCSU) desenvolveram um novo material que permite que as janelas alternem facilmente entre três modos.

Esta nova janela dinâmica pode alternar entre um modo claro normal (que permite a entrada de luz e calor), um modo que bloqueia o calor, mas permanece transparente, e um modo colorido (bloqueia um pouco de luz, mas não o calor). Desta forma, os utilizadores podem desfrutar do efeito de proteção solar durante todo o ano.

A chave para tudo isso está em um pequeno material chamado óxido de tungstênio, frequentemente encontrado em janelas de vidro dinâmicas baseadas no princípio eletrocrômico. Normalmente, o óxido de tungstênio é transparente e quando você aplica um sinal elétrico ele escurece e bloqueia a luz, tornando-o muito conveniente para tingir janelas sob demanda.

Mas em uma nova pesquisa, os pesquisadores da UNC descobriram uma habilidade oculta totalmente nova: quando a água é adicionada, ela se transforma em óxido de tungstênio hidratado, que possui configurações adicionais quando usado em janelas eletrocrômicas.

Quando fechado, permanece transparente à luz e ao calor, perfeito para aqueles dias monótonos de inverno, quando as pessoas precisam de tanta luz e calor quanto possível. Quando alguns elétrons e íons de lítio são injetados no material, ele primeiro passa por uma fase em que bloqueia a luz infravermelha (que detecta o calor), permanecendo transparente aos comprimentos de onda da luz visível. Finalmente, à medida que mais elétrons entram no material, ele transita para uma fase escura na qual bloqueia a luz visível e infravermelha, tornando-o perfeito para uso no verão.

Exatamente por que o hidrato de óxido de tungstênio funciona dessa maneira ainda é incerto, mas os cientistas da Universidade da Carolina do Norte têm uma hipótese.

“A presença de água na estrutura cristalina torna a estrutura menos densa, por isso é menos suscetível à deformação quando íons e elétrons de lítio são injetados no material”, disse Jenelle Fortunato, primeira autora do estudo. "Nossa hipótese é que, como o hidrato de óxido de tungstênio pode acomodar mais íons de lítio do que o óxido de tungstênio comum antes da deformação, dois modos são criados. Um é um modo 'frio', onde a injeção de íons e elétrons de lítio afeta as propriedades ópticas, mas a estrutura ainda não mudou, e este modo absorve a luz infravermelha. Então, após a mudança da estrutura, surge um modo 'escuro' que bloqueia a luz visível e infravermelha. "

Embora não faltem designers de janelas dinâmicas no mercado, muitos modos geralmente não estão disponíveis em um sistema. Mesmo que isso aconteça, geralmente requer um dispositivo mais volumoso. Neste caso, como é necessário apenas um material, a espessura do vidro e os requisitos de energia são aproximadamente os mesmos das janelas normais de óxido de tungstênio.

Delia Milliron, coautora correspondente do estudo, disse: “A descoberta da tecnologia de controle de luz de banda dupla (infravermelha e visível) em um único material já bem conhecido pela comunidade de janelas inteligentes pode acelerar o desenvolvimento de produtos comerciais com funcionalidade aprimorada”.

A pesquisa foi publicada na revista ACS Photonics.