Los recubrimientos antirreflejos (AR) sobre plásticos tienen una multitud de aplicaciones prácticas, incluida la reducción del deslumbramiento en anteojos, monitores de computadora y la pantalla de su teléfono inteligente cuando esté al aire libre. Ahora, Los investigadores de Penn State han desarrollado un recubrimiento AR que mejora los recubrimientos existentes en la medida en que puede producir plásticos transparentes. como plexiglás, virtualmente invisible.

"Este descubrimiento se produjo cuando intentábamos fabricar paneles solares de mayor eficiencia, "dijo Chris Giebink, profesor asociado de ingeniería eléctrica, Penn State. "Nuestro enfoque consistió en concentrar la luz en pequeños células solares de alta eficiencia que utilizan lentes de plástico, y necesitábamos minimizar su pérdida de reflejo ".

Necesitaban un recubrimiento antirreflejos que funcionara bien en todo el espectro solar y en múltiples ángulos cuando el sol cruzaba el cielo. También necesitaban un revestimiento que pudiera resistir la intemperie durante largos períodos de tiempo al aire libre.

"Nos hubiera gustado encontrar una solución lista para usar, pero no hubo ninguno que cumpliera con nuestros requisitos de rendimiento, ", dijo." Entonces, empezamos a buscar nuestra propia solución ".

Eso fue una tarea difícil. Aunque es comparativamente fácil hacer un recubrimiento que elimine la reflexión en una longitud de onda particular o en una dirección particular, uno que pudiera ajustarse a todos sus criterios no existía. Por ejemplo, Los recubrimientos AR para anteojos están dirigidos a la parte visible estrecha del espectro. Pero el espectro solar es aproximadamente cinco veces más amplio que el espectro visible, por lo que dicho recubrimiento no funcionaría bien para un sistema de células solares de concentración.

Los reflejos ocurren cuando la luz viaja desde un medio, como el aire, en un segundo medio, en este caso plástico. Si la diferencia en su índice de refracción, que especifica qué tan rápido viaja la luz en un material en particular, es grande (el aire tiene un índice de refracción de 1 y el plástico de 1,5), entonces habrá mucha reflexión. El índice más bajo para un material de revestimiento natural como el fluoruro de magnesio o el teflón es de aproximadamente 1,3. El índice de refracción se puede graduar (variar lentamente) entre 1,3 y 1,5 mezclando diferentes materiales, pero la brecha entre 1.3 y 1 permanece.

En un artículo publicado recientemente en línea antes de imprimir en la revista Nano letras , Giebink y sus coautores describen un nuevo proceso para cerrar la brecha entre el teflón y el aire. Utilizaron una molécula de sacrificio para crear poros a nanoescala en teflón evaporado, creando así una película de aire-teflón de índice graduado que engaña a la luz para que vea una transición suave de 1 a 1,5, eliminando esencialmente todos los reflejos.

"Lo interesante del teflón, que es un polímero, es cuando lo calientas en un crisol, las grandes cadenas de polímeros se escinden en fragmentos más pequeños que son lo suficientemente pequeños como para volatilizarse y enviar un flujo de vapor. Cuando estos aterrizan en un sustrato, pueden repolimerizarse y formar teflón, "Dijo Giebink.

Cuando las moléculas de sacrificio se agregan al fundente, el teflón se reformará alrededor de las moléculas. La disolución de las moléculas de sacrificio deja una película nanoporosa que se puede graduar agregando más poros.

"Hemos estado interactuando con varias empresas que buscan recubrimientos antirreflectantes mejorados para plásticos, y algunas de las aplicaciones han sido sorprendentes, "Van desde eliminar el resplandor de las cúpulas de plástico que protegen las cámaras de seguridad hasta eliminar los reflejos perdidos dentro de los auriculares de realidad virtual / aumentada".

Una aplicación inesperada es en vehículos aéreos no tripulados de gran altitud, o vehículos aéreos no tripulados. Estos son aviones con envergaduras gigantes que están recubiertos con células solares. Usado principalmente para reconocimiento, estos aviones dependen de la luz solar para permanecer en un vuelo casi perpetuo, por lo que gran parte de la luz que reciben se encuentra en un ángulo de mirada donde los reflejos son más altos. Una de las empresas que fabrica estas células solares está explorando el revestimiento AR para ver si puede mejorar la cantidad de luz recolectada por un UAV.

Debido a que la tecnología es compatible con las técnicas de fabricación actuales, Giebink cree que la tecnología de recubrimiento es escalable y de amplia aplicación. En este punto, sus muestras de prueba han resistido el clima central de Pensilvania durante dos años, con pocos cambios en las propiedades. Además, el revestimiento también es antiempañante.

"El revestimiento se adhiere bien a diferentes tipos de plásticos, pero no vidrio, ", dijo." Entonces, no será útil para su típico panel solar en la azotea con una cubierta protectora de vidrio. Pero si la energía fotovoltaica de concentración regresa, una parte fundamental de ellos son las lentes de plástico Fresnel, y podríamos marcar la diferencia allí ".