Nuevos materiales para ventanas inteligentes o “Smart windows”
Los materiales electrocrómicos, o materiales que cambian de color al aplicar un potencial eléctrico, presentan un alto interés tanto social como industrial.
En la Unidad de Materiales Porosos Avanzados del Instituto IMDEA Energía (Móstoles, Madrid) se desarrollan nuevos materiales para este tipo de aplicaciones, entre otras. En concreto, La Fundación BBVA, mediante una de sus prestigiosas becas Leonardo a Investigadores y Creadores Culturales (convocatoria 2017), ha financiado un proyecto de investigación que propone mejorar las propiedades de polímeros conductores para su uso como materiales electrocrómicos. Para ello, propone alojar el polímero conductor en el interior de un material poroso cristalino (similar a una red de túneles ordenados e interconectados) con el objetivo de ordenarlo, mejorando sus propiedades optoelectrónicas (Esquema 1).
Los polímeros conductores son materiales electrocrómicos muy prometedores, por su rápida respuesta al estímulo, su color intenso, alta conductividad electrónica, versatilidad química, bajo coste y procesabilidad sencilla. Sin embargo, presentan una ciclabilidad reducida como consecuencia del desorden natural que presenta el polímero.
Esquema 1. a) Polímero libre en su forma desordenada. b) Polímero organizado dentro de un material poroso.\
Los materiales porosos seleccionados como huésped son las denominadas Redes Metal-Orgánicas (o MOFs por sus siglas inglés Metal Organic Frameworks). Estos materiales híbridos cristalinos presentan una porosidad excepcional con una gran estabilidad, además de una versatilidad composicional y estructural remarcable. Gracias a estas propiedades, los resultados del proyecto (publicados recientemente: https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/dt/c9dt00917e) han logrado mejorar tanto las propiedades conductoras como la ciclabilidad de los compuestos resultantes, cuando se comparan con el polímero aislado. En concreto, se ha mejorado la ciclabilidad del polímero estudiada mediante cambios de color (azul cielo – azul oscuro) asociados a la oxidación-reducción del polímero (Figura 2).
Figura 2. Medidas del cambio de color (electrocrómico) del material compuesto durante 20 ciclos redox.
Además, se ha realizado un estudio pionero de la conformación/organización del polímero en el interior de estos materiales utilizando una combinación de técnicas avanzadas (cálculos computacionales y análisis mediante función de distribución de pares a partir de datos sincrotrón de alta resolución). De esta forma, se pudo establecer una relación entre la organización del polímero y la mejora de sus propiedades.
