Síntesis de Nanopartículas de VO2 para su Uso en Recubrimientos Termocrómicos

PUIG JULIETA; PENELAS JAZMIN; PARRA RODRIGO; HOPPE CRISTINA

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Encuentro; XXI Encuentro de Superficies y Materiales Nanoestructurados; 2022

El elevado consumo de energía asociado a la climatización e iluminación de edificios constituye una preocupación actual y futura, tanto a nivel nacional como mundial. Esto ha dado lugar al diseño de estrategias para un uso eficiente de la energía y el aprovechamiento de la radiación solar.[1] Las ventanas inteligentes son ventanas que absorben de forma selectiva la luz bloqueando parcialmente la radiación solar no deseada. Una ventana inteligente ideal debe reflejar la radiación infrarroja en los días cálidos y dejarla pasar en los días fríos, permaneciendo transparente en la región visible en ambas condiciones climáticas.[2]El VO2 (M, monoclínico) sufre una transición de fase reversible alrededor de 68°C (Tc, temperatura de activación) acompañada de cambios drásticos en sus propiedades físicas, eléctricas, ópticas y magnéticas. Por debajo de la Tc, el VO2 con estructura monoclínica, es aislante y transparente en el rango infrarrojo (IR) del espectro, mientras que, por encima de la Tc, el VO2 con estructura rutilo es metálico y exhibe alta reflectancia al IR. Estas propiedades hacen que el VO2 sea un candidato potencial para recubrimientos termocrómicos en ventanas inteligentes.[3] El objetivo general del trabajo es sintetizar nanopartículas (NPs) de VO2 e incorporarlas posteriormente en una matriz polimérica para desarrollar recubrimientos termocrómicos capaces de regular la radiación solar incidente.En este trabajo se reporta la síntesis y funcionalización de NPs de VO2. Las mismas se sintetizaron por una vía hidrotérmica y posterior calcinación a 550 °C (imágenes A y B respectivamente del INSET de la figura 1). Se prepararon y caracterizaron tanto partículas de VO2 desnudas como recubiertas con sílice (SiO2) para evaluar su eficiencia en la respuesta termocrómica. La etapa de funcionalización se realizó antes y después de la etapa de calcinación para evaluar la morfología final de las mismas. Las NPs se caracterizaron por DSC, DRX, MOT, espectroscopia Raman, SEM y TEM. Además, se prepararon recubrimientos termocrómicos de espesor variable a partir de la dispersión de nanopartículas (NPs) de VO2 en polivinilbutiral (PVB) por las técnicas de spin coating y drop casting.Las propiedades termocrómicas de los recubrimientos, se realizaron utilizando espectroscopia FTIR en el rango NIR. Las medidas de transmisión se realizaron a 25 ° y a 100 °C (figura 1). Los resultados obtenidos de esta caracterización muestran una disminución de la transmitancia en el rango NIR por encima de la temperatura de activación del VO2 (100 °C). Esta respuesta satisfactoria es prometedora para el control pasivo de la radiación solar.1. Rezaei, S. D.; Shannigrahi, S.; Ramakrishna, S., Sol. Energy Mater. Sol. Cells, 159 (2016) 26–51.2. Aburas, M.; Soebarto, V.; Williamson T.; Liang R.; Ebendorff-Heidepriem H.; Wu, Y.;Applied Energy, 255 (2019), 113522.3. Shen et al., Materials Today Energy, 21 (2021), 100827.