Cristales autotintables para coches, 'made in UPCT'

Javier Padilla. / antonio gil / aGM
Javier Padilla. / antonio gil / aGM

La Fundación Séneca financia un proyecto que persigue poner a la venta lunas tecnológicas para vehículos

M. J. MORENO

La tecnología electrocrómica viene desarrollándose desde hace unos 50 años, aunque aún no ha tenido una fuerte implantación en aplicaciones cotidianas. Estas aplicaciones comprenden desde las llamadas ventanas inteligentes, capaces de modular la transmisión de luz y calor a su través, contribuyendo por tanto al ahorro energético en climatización, hasta gafas que se oscurecen o aclaran a voluntad o dispositivos de generación de imagen, como e-readers. Uno de los grandes problemas para su desarrollo es la complejidad y coste para depositar los materiales electrocrómicos tradicionales, que habitualmente requieren de técnicas de vacío o calentamiento a altas temperaturas. Además, estos materiales son habitualmente rígidos, lo que complica aún más su fabricación (pensemos, por ejemplo, en el caso de cristales curvados para gafas). Hace unos años este panorama cambió con el descubrimiento de materiales poliméricos electrocrómicos. Estos pueden ser disueltos en tintas y aplicados mediante cualquier técnica de impresión convencional (spray, serigrafía o incluso una impresora doméstica por chorro de tinta), lo que ha abierto considerablemente las posibilidades de una producción industrial.

Apoyándose en todo ese conocimiento, el investigador Javier Padilla, al frente del grupo de Materiales Avanzados para la Producción y Almacenamiento de Energía de la Universidad Politécnica de Cartagena está trabajando en el proyecto SOLCROM (dispositivos electrocrómicos portátiles para la atenuación de luz solar en automoción). Lo hace en el marco de la convocatoria de proyectos 'Prueba de concepto', concedida por y gracias a la financiación de la Fundación Séneca- Agencia de Ciencia y Tecnología de la Región de Murcia.

«En el proyecto trataremos de desarrollar prototipos de dispositivos con transmisión de luz variable que sirvan para atenuar las molestias causadas por la luz solar directa a través de las ventanillas de los coches. En otras palabras, un dispositivo que permitirá tintar las ventanas cuando nos interese, y aclararlas cuando no», descubre.

Para ello van a utilizar materiales electrocrómicos: estos son materiales que pueden cambiar su color gradualmente mediante la aplicación de una corriente eléctrica. Este cambio es reversible, lo que nos permite controlar el color en cualquier momento. Esto permite, por ejemplo, construir ventanas que pueden aclararse u oscurecerse a lo largo del día en función de las necesidades. Buscan trasladar este concepto a su uso en automoción, fabricando prototipos de 'cortinas' solares que puedan ubicarse en las ventanillas de coches o autobuses.

Según Padilla, «desde el punto de vista tecnológico, planteamos que la fabricación y funcionamiento de estos dispositivos sea lo más eficiente energéticamente hablando. Fabricaremos estos prototipos por medio de técnicas convencionales de impresión (como cualquiera de las que se puedan estar utilizando para imprimir este periódico) permitiendo un ahorro respecto a las técnicas utilizadas hasta la fecha. A su vez, el consumo energético de los dispositivos será mínimo, gracias a una configuración que previamente hemos patentado. Por último, los dispositivos serán energéticamente autosuficientes, puesto que la energía necesaria para su funcionamiento provendrá de células fotovoltaicas integradas en su estructura».

«Uno de los aspectos más interesantes de esta configuración es que el dispositivo se utilizará siempre bajo condiciones de iluminación solar, por lo que no es necesario incluir ningún otro tipo de suministro de energía (en forma de batería, por ejemplo), lo que nos permite simplificar el diseño y abaratar costes y mantenimiento», añade Padilla.

El proyecto incluye también un período de pruebas de funcionamiento, tanto en condiciones reales como aceleradas en laboratorio, de cara a definir el tiempo de vida útil de estos dispositivos, junto con un estudio de mercado para conocer las opiniones de los usuarios potenciales así como su intención futura de compra.

La hipótesis sobre la que trabaja el equipo se centra en que la fabricación de estos dispositivos mediante técnicas de impresión abaratará significativamente los costes de producción, permitiendo a su vez la obtención de dispositivos flexibles, ligeros y portátiles.

Así pues, el objetivo principal del proyecto es desarrollar prototipos flexibles, con superficies cada vez más grandes, portátiles (es decir, sin necesidad de instalación en el automóvil) y autosuficientes energéticamente. Para conseguir este último punto, incluiremos células solares flexibles en la estructura del dispositivo, capaces de proporcionar la energía suficiente para su funcionamiento.

Aunque formalmente no hay ninguna empresa vinculada al proyecto, Javier Padilla señala que «debido al tipo de materiales y técnicas a emplear, en algunos casos únicos y no comercializados aún, necesitaremos trabajar en estrecha colaboración con empresas de base tecnológica y universidades estadounidenses».

Por el momento, el equipo de la Universidad Politécnica de Cartagena ha conseguido desarrollar, en proyectos anteriores, ventanas de este tipo alimentadas por energía fotovoltaica, aunque con una superficie menor y de tipo rígido. De hecho, esos resultados constituirán su punto de partida. «Actualmente estamos realizando el diseño experimental para comenzar con el proyecto, un aspecto particularmente complejo, puesto que aunque visualmente estos dispositivos presentan un aspecto sencillo, su estructura interna no lo es», indica Padilla. En total, estos dispositivos pueden contar con hasta siete capas diferentes en un grosor final que no llega al milímetro. El grosor de cada capa está en el orden de los nanómetros. Durante el desarrollo experimental deben avanzar en paralelo en la optimización de todas estas capas, siendo todas ellas igualmente importantes: el mal funcionamiento de cualquiera de ellas significaría un mal funcionamiento del dispositivo en su conjunto. «El principal desafío -en palabras del científico- será el de aumentar la superficie de los dispositivos manteniendo un óptimo funcionamiento de todas ellas.

Por otro lado, será necesario trabajar simultáneamente en la integración de las células fotovoltaicas en la estructura final del dispositivo, junto con la electrónica necesaria para el control de todo el funcionamiento».

Comercialización

Una de las tareas incluidas en el proyecto es la de realizar un estudio de mercado, en el que obtendrán información sobre la posible aceptación de este producto, la satisfacción de los usuarios de los prototipos que fabriquemos y el coste final que un usuario estaría dispuesto a asumir. De este modo, el grupo obtendrá una valiosa información que le permitirá valorar la viabilidad de la comercialización de estos dispositivos. A medio plazo, y en consonancia con el espíritu de la convocatoria de proyectos financiados por la Fundación Séneca, su objetivo es conseguir mostrar estos prototipos como una prueba de concepto que confirme la posibilidad de construir este tipo de dispositivos de una forma barata, bien para esta aplicación o para otras que puedan imaginarse.

No obstante, esta línea de trabajo no es del todo desconocida para el equipo de investigación, ya que cuenta con una experiencia de más de diez años en el desarrollo de células solares y dispositivos electrocrómicos flexibles basados en polímeros, como líneas de investigación independientes aunque complementarias. Las técnicas de producción por impresión (es decir, basadas en tintas), en las que el grupo lleva trabajando varios años, pueden ser aplicadas indistintamente en la fabricación de ambos tipos de dispositivos, por lo que los avances en una de las líneas retroalimentan a la otra.

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