Lascia passare la luce ma non il calore: una rivoluzionaria tecnologia cambierà le nostre finestre - METEO GIORNALE: primo sito meteo italiano di Previsioni Meteo
Rivestimento innovativo per finestre: riduzione delle temperature interne e dei costi energetici
Le finestre sono elementi architettonici che permettono l’ingresso della luce naturale negli spazi interni, ma con essa introducono anche un indesiderato aumento della temperatura. Un nuovo rivestimento per finestre, sviluppato dai ricercatori dell’Università di Notre Dame, è in grado di bloccare la luce ultravioletta e infrarossa, generatrici di calore, consentendo al contempo il passaggio della luce visibile, indipendentemente dall’angolo dei raggi solari. Questa tecnologia può essere applicata sia su finestre esistenti che su automobili, con una potenziale riduzione dei costi di raffreddamento dovuti all’aria condizionata di oltre un terzo nei climi caldi.
Un design efficiente per l’angolazione variabile del sole
Il Professore Tengfei Luo, Dorini Family Professor per gli Studi sull’Energia presso l’Università di Notre Dame e responsabile dello studio, afferma: “L’angolo tra i raggi solari e la vostra finestra è in costante cambiamento. Il nostro rivestimento mantiene la sua funzionalità ed efficienza a prescindere dalla posizione del sole nel cielo”. I rivestimenti per finestre utilizzati in molti studi recenti sono ottimizzati per la luce che entra in una stanza ad angolo retto, ma a mezzogiorno, spesso il momento più caldo della giornata, i raggi del sole entrano nelle finestre installate verticalmente con angoli obliqui.
Materiali avanzati e tecniche innovative
Luo e il suo associato post-dottorato Seongmin Kim hanno precedentemente realizzato un rivestimento trasparente per finestre sovrapponendo strati ultra-sottili di silice, allumina e ossido di titanio su una base di vetro. Uno strato di polimero di silicio spesso un micrometro è stato aggiunto per potenziare il potere di raffreddamento della struttura, riflettendo la radiazione termica attraverso la finestra atmosferica e nello spazio esterno.
Per garantire che il rivestimento fosse in grado di adattarsi a molteplici angoli di luce solare, è stata necessaria un’ulteriore ottimizzazione dell’ordine degli strati. Tuttavia, un approccio di prova ed errore non era praticabile, data l’immenso numero di combinazioni possibili. Per questo motivo, il team ha utilizzato il calcolo quantistico, o più specificamente, l’annealing quantistico, per trovare la configurazione ottimale degli strati, validando poi sperimentalmente i risultati ottenuti.
Risultati e applicazioni
Il modello sviluppato ha prodotto un rivestimento che mantiene la trasparenza e riduce la temperatura di 5,4 a 7,2 gradi Celsius in una stanza modello, anche quando la luce viene trasmessa in un ampio intervallo di angoli. I risultati del laboratorio sono stati recentemente pubblicati su Cell Reports Physical Science.
“Come gli occhiali da sole polarizzati, il nostro rivestimento riduce l’intensità della luce in arrivo, ma, a differenza degli occhiali da sole, il nostro rivestimento rimane chiaro ed efficace anche quando viene inclinato sotto angolazioni diverse”, spiega Luo.
Il metodo di apprendimento attivo e il calcolo quantistico sviluppati per creare questo rivestimento possono essere utilizzati per progettare una vasta gamma di materiali con proprietà complesse.
Riferimento: “Wide-angle spectral filter for energy-saving windows designed by quantum annealing-enhanced active learning” di Seongmin Kim, Serang Jung, Alexandria Bobbitt, Eungkyu Lee e Tengfei Luo, 4 marzo 2024, Cell Reports Physical Science. DOI: 10.1016/j.xcrp.2024.101847
