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Materiales fotocrómicos más rápidos

Un equipo de científicos del CSIC, del Institut Català de Nanociencia i Nanotecnologia (ICN-CSIC) y de la Universidad Autónoma de Barcelona, ha desarrollado un recubrimiento basado en micro y nanopartículas cuyas propiedades ópticas cambian muy rápidamente en respuesta a la luz incidente.

 

Polímero fotocrómico. El cambio de un estado opaco (izquierda)  a otro transparente (derecha) tarda menos de 15 segundos. Imagen: ICN2La ventaja de su desarrollo frente a otros ya existentes es la alta velocidad de respuesta al cambiar de un estado opaco a otro transparente (algo menos de 15 segundos). Es una mejora notable frente a los materiales fotocrómicos actualmente en el mercado, que suelen  tardar unos minutos en completar el proceso (por ejemplo, en ventanas inteligentes). Y permite aplicaciones en las que la rapidez es una condición imprescindible, como los cristales de automóviles.

Los materiales fotocrómicos, explican Claudio Roscini y Nuria Vázquez-Mera, investigadores del Institut Català de Nanociencia i Nanotecnologia (ICN-CSIC) y de la UAB, y dos de los creadores del material, “están hechos de moléculas que cambian sus propiedades de absorción y, en consecuencia, sus colores, en función de la luz incidente”.

En muchos de los fotocromos comerciales, el cambio de color es debido a un cambio reversible de la estructura de las moléculas. Ese cambio es más rápido si las moléculas están en un líquido. En cambio, si el fotocromo se halla integrado directamente en un polímero (como se suele hacer en recubrimientos poliméricos fotocrómicos), “las cadenas poliméricas inmovilizan tanto el fotocromo que este último acaba por disminuir o perder la propiedad de interconversión”, aclara Roscini.

La clave del nuevo desarrollo está, pues, en mantener el fotocromo disuelto en un medio líquido. Para ello, los investigadores han recurrido a micro y nanocapsulas huecas y estancas, que contienen una disolución con moléculas de fotocromo. Después, esas micro y nano-cápsulas pueden integrarse en un polímero.

La clave del nuevo desarrollo está, pues, en mantener el fotocromo disuelto en un medio líquido.

El hecho de que las moléculas del fotocromo estén dispersas en un disolvente en las cápsulas es lo que les confiere la alta velocidad de conversión óptica. Pero les da otras ventajas. El fotocromo es más estable y puede mantener sus propiedades de interconversión en un amplio rango de temperaturas: desde cinco bajo cero hasta 80 grados Celsios. Además, las cápsulas con el fotocromo son más compatibles que el fotocromo mismo con las matrices poliméricas en la cual se quiera dispersar. Las cápsulas permiten que el fotocromo mantenga sus propiedades de interconversión también en polímeros de alta rigidez (e.g. poliamida) que generalmente bloquean el fotocromo en la forma trasparente. Las cápsulas pueden aplicarse en un abanico mayor de materiales.

El proceso de encapsulación es fácilmente escalable y el coste del nuevo sistema fotocrómico depende principalmente del precio de fotocromo y no de la generación de las partículas.  Otra ventaja es que los recubrimientos generados no necesitan ser activados por un potencial eléctrico, sino que se activan directamente con la presencia de luz solar.

Existen diversas formas de generar los films poliméricos con las cápsulas integradas (spin coating, drop-casting polimerización in-situ…). “De momento”, dicen los científicos, “generamos estos films por drop-casting a partir de una suspensión hecha por un polímero y las cápsulas fotocrómica.”

Los campos de aplicación son variados: desde cosmética, hasta invernaderos, cascos de moto, lunas de automóviles, gafas, espejos, toldos, ventanas inteligentes o el sector textil, entre otros.

Contacto:

Isabel Gavilanes Pérez Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.
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