Los investigadores han desarrollado una nueva tecnología de película óptica inteligente fácil de usar que permite que los dispositivos de ventanas inteligentes cambien de forma autónoma entre estados transparentes y opacos en respuesta a las condiciones de luz circundantes.

La película nanocompuesta híbrida 3-D propuesta con una estructura de red altamente periódica ha demostrado empíricamente su alta velocidad y rendimiento. permitiendo a la ventana inteligente cuantificar y autorregular su transmitancia óptica de alto contraste. Como prueba de concepto, Se ha realizado un dispositivo de ventana inteligente habilitado para aplicaciones móviles para aplicaciones de Internet de las cosas (IoT) utilizando la película óptica inteligente propuesta con una expansión exitosa a la escala de 3 por 3 pulgadas. Esta tecnología de bajo consumo y rentable es muy prometedora para su uso futuro en diversas aplicaciones que requieren modulación de transmisión óptica activa.

Tecnologías de modulación de transmisión óptica flexible para aplicaciones inteligentes, incluidas ventanas de protección de la privacidad, edificios de energía cero, y las pantallas de proyección de haces han estado en el centro de atención en los últimos años. Tecnologías convencionales que utilizan estímulos externos como la electricidad, calor, o la luz para modular la transmisión óptica solo tenían aplicaciones limitadas debido a sus lentas velocidades de respuesta, cambio de color innecesario, y baja durabilidad, estabilidad, y seguridad.

El contraste de modulación de transmisión óptica logrado al controlar las interfaces de dispersión de luz en estructuras de superficie bidimensionales no periódicas que a menudo tienen baja densidad óptica, como grietas, arrugas y pilares también es generalmente bajo. Además, Dado que las interfaces de dispersión de luz están expuestas y no están sujetas a ninguna pasivación, pueden ser vulnerables a daños externos y pueden perder las funciones de modulación de transmisión óptica. Es más, Las interfaces de dispersión en el plano que existen aleatoriamente en la superficie dificultan la modulación de áreas grandes con uniformidad.

Inspirado por estas limitaciones, un equipo de investigación de KAIST dirigido por el profesor Seokwoo Jeon del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales y el profesor Jung-Wuk Hong del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental utilizó tecnología de nanopatrones de campo de proximidad (PnP) que produce efectivamente nanoestructuras híbridas tridimensionales altamente periódicas, y una técnica de deposición de capa atómica (ALD) que permite el control preciso de la deposición de óxido y la fabricación de dispositivos semiconductores de alta calidad.

Luego, el equipo produjo con éxito una película óptica inteligente a gran escala con un tamaño de 3 por 3 pulgadas en la que se insertan nanocapas de alúmina ultrafinas entre los elastómeros en una nanorred tridimensional periódica.

Esta película de nanocompuesto híbrido tridimensional "mecano-sensible" con una estructura de red altamente periódica es la película de modulación de transmisión óptica inteligente más grande que existe. Se ha demostrado que la película tiene una modulación de transmisión óptica de última generación de hasta un 74% en longitudes de onda visibles desde un 90% de transmisión inicial hasta un 16% en el estado de dispersión bajo tensión. Su durabilidad y estabilidad fueron probadas por más de 10, 000 pruebas de deformación mecánica severa, incluido el estiramiento, liberando doblando y estar sometido a altas temperaturas de hasta 70 ° C. Cuando se utilizó esta película, la transmitancia del dispositivo de ventana inteligente se ajustó rápida y automáticamente en un segundo en respuesta a las condiciones de luz circundantes.

A través de estos experimentos, Se identificó la física subyacente de los fenómenos de dispersión óptica que ocurren en las interfaces heterogéneas. Sus hallazgos se informaron en la edición en línea de Ciencia avanzada el 26 de abril. El grupo del profesor Jong-Hwa Shin de KAIST y el profesor Young-Seok Shim de la Universidad de Silla también colaboraron en este proyecto.

Donghwi Cho, un doctorado candidato en ciencia e ingeniería de materiales en KAIST y coautor principal del estudio, dijo, "Nuestra tecnología de película óptica inteligente puede controlar mejor la transmitancia óptica de alto contraste mediante principios operativos relativamente simples y con un bajo consumo de energía y costos".

"Cuando esta tecnología se aplica simplemente uniendo la película a una superficie de vidrio de ventana inteligente convencional sin reemplazar el sistema de ventana existente, es posible un cambio rápido y un tinte uniforme al mismo tiempo que se asegura la durabilidad, estabilidad, y seguridad. Además, su amplia gama de aplicaciones para dispositivos extensibles o enrollables, como pantallas de pared para una pantalla de proyección de haz, también satisfará las necesidades estéticas, "añadió.