Recubrimientos poliméricos para almacenamiento de energía como calor latente de fusión, activados por luz visible

RUIZ, MARIANO MANUEL; ARENAS, GUSTAVO; HOPPE, CRISTINA E.; RIVERO GUADALUPE; TRABADELO, FERNANDO; DELL'ERBA, IGNACIO; SCHROEDER, WALTER

Buenos Aires

Encuentro; XIX Encuentro de superficies y materiales nanoestructurados; 2019

Centro Atómico Constituyentes (CAC-CNEA) e Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI)

En épocas de calentamiento global la humanidad necesita desarrollar tecnologías para generar y almacenar energía de manera sustentable. En todo tipo de construcciones, se estima que más del 50% de la energía utilizada en climatización se disipa a través de fachadas y ventanas. En el presente trabajo se propone elaborar recubrimientos poliméricos para ventanas inteligentes capaces de absorber la luz visible y almacenarla como calor latente de fusión a partir de materiales de cambio de fase (PCM su sigla en inglés) y nanoestructuras con efecto fototérmico.Como PCM se seleccionó eicosano (C20) que presenta una temperatura de fusión de 38°C y una entalpía de fusión aproximada de 230 j/g. Para mejorar su compatibilidad con la matriz anfitriona de polímero se sintetizaron microcápsulas de C20[1] utilizando etilén glicol dimatacrilato (EGDMA) como material encapsulante en una relación másica 1:1 respecto al PCM. Se sintetizaron nanopartículas (NPs)de plata y se funcionalizaron con un -hidroxiéster producto de la reacción entre el ácido mercaptoundecanoico(MUA) y el fenilglidiléter (PGE). Se realizó una caracterización básica de las microcápsulas por SEM, TOM/POM y DSC. Las NPs obtenidas (identificadas como Ag@MUA-PGENPs)[2] se dispersaron en solución de cloroformo. Se seleccionó como matriz reactiva del recubrimiento una mezcla de Bisfenol A glicerolatodimetacrilato (BFAGliDMA) con trietilénglicoldimetacrilato (TEGDMA) en proporciones 70:30 m/m conteniendo canforquinona (CQ) y etil-dimetilamino benzoato (EDMAB) como iniciadores. A esta mezcla reactiva de monómeros se incorporaron las microcápsulas de C20 y las Ag@MUA-PGENPs. La mezcla reactiva con todos los componentes fue homogeneizada por ultrasonido y tratada en estufa de vacío hasta completa remoción del solvente, obteniéndose una pasta maleable. Se elaboraron distintos recubrimientos sobre sustratos de vidrio (método Dr. Blade) conteniendo 20%p/p de microcápsulas y distintas concentraciones de Ag@MUA-PGENPs. Los recubrimientos fueron curados irradiando con luz visible (450nm) durante 10 minutos para asegurar un elevado grado de polimerización de la matriz.Se realizaron experimentos de fototermia sobre los recubrimientos irradiando los prototipos de ventanas obtenidos a partir de los mismos con un láser verde. Para ello se posicionó la muestra a 70 cm de la lente del láser, y se irradió con una potencia medida sobre la muestra de 190 mW y un diámetro del spot de 10 mm. En los recubrimientos con Ag@MUA-PGENPs se observó un aumento de la temperatura a nivel local que se registró con una termocámara infrarroja. Para los recubrimientos con mayor contenido de Ag@MUA-PGENPs se observó un incremento de temperatura por encima de la temperatura de fusión del C20.