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

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

Buenos Aires

Encuentro; XIX Encuentro de superficies y materiales nanoestructurados - NANO 2019; 2019

CAC & CNEA

En épocas de calentamiento global la humanidad necesita desarrollar tecnologíaspara 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 energía solar 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 glicoldimatacrilato (EGDMA) como material encapsulante en relación másica 1:1 respecto al PCM. Se sintetizaron nanopartículas (NPs) de plata y se funcionalizaron con un Beta-hidroxiéster producto de la reacción entre el ácido mercaptoundecanoico (MUA) y el fenilglidiléter (PGE). Las NPs obtenidas (Ag@MUA-PGE NPs)[2] se dispersaron cloroformo. Se seleccionó como matriz reactiva del recubrimiento una mezcla de Bisfenol A glicerolato dimetacrilato (BFAGliDMA) con trietilénglicol dimetacrilato (TEGDMA) en proporción 70:30 m/m conteniendo canforquinona (CQ) y etil-dimetilamino benzoato (EDMAB) como sistema fotoiniciador. A esta mezcla reactiva de monómeros se incorporaron las microcápsulas de C20 y las Ag@MUA-PGE NPs. La mezcla reactiva con todos los componentes fue homegenizada por ultrasonido y tratada en estufa de vacío a temperatura ambiente 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-PGE NPs. Los recubrimientos fueron irradiados con luz visible (450nm) por 10 minutos para asegurar un elevado grado de conversión de la matriz. Se realizó una caracterización básica de las microcápsulas por SEM, TOM/POM, DSC y TGA. Se realizaron experimentos de fototermia sobre los recubrimientos irradiando losprototipos de ventanas obtenidos a partir de los mismos con un láser verde a una potencia medida sobre la muestra de 190 mW. Para ello se posicionó la muestra a 70 cm de la lente del láser y el diámetro del spot fue de 10 mm. En los recubrimientos con Ag@MUA-PGE NPs se observó un incremento de temperatura de entre 10 y 30 °C que fue registrado con una termocámara infrarroja. En los recubrimientos con mayor contenido de Ag@MUA-PGE NPs se observó un incremento de temperatura por encima de la temperatura de fusión del C20.