Une nouvelle fenêtre intelligente offre plus qu'une simple vue, elle contrôle également la transmission de la lumière du soleil, chauffe l'intérieur des bâtiments en convertissant le rayonnement solaire en chaleur, et élimine pratiquement E. coli bactéries vivant sur le verre. À l'avenir, ces fenêtres intelligentes stériles peuvent être utilisées dans les avions, hôpitaux, transport public, et d'autres domaines.

Les chercheurs, dirigé par Yan-Yan Song à l'Université du Nord-Est à Shenyang, Chine, et Xing-Hua Xia à l'Université de Nanjing à Nanjing, Chine, ont publié un article sur la nouvelle fenêtre intelligente stérile dans un récent numéro de ACS Nano .

Comme l'expliquent les chercheurs, l'intégration de plusieurs fonctions dans une seule fenêtre intelligente représente un défi, puisque chaque fonction nécessite généralement une composition de matériau différente. Par exemple, L'un des matériaux les plus largement utilisés pour les fenêtres intelligentes contrôlant la transmission de la lumière visible est le WO 3 (trioxyde de tungstène). En tant que matériau électrochrome, WO 3 peut changer de manière réversible sa transmittance optique en réponse à la charge et à la décharge électrochimiques. D'autre part, Les fenêtres intelligentes qui convertissent le rayonnement solaire proche infrarouge en chaleur impliquent généralement des nanoparticules métalliques. Aussi, une large gamme de matériaux ont des propriétés antimicrobiennes, notamment le cuivre. Jusque là, cependant, combiner toutes ces propriétés en un seul matériau est resté un défi.

Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont conçu un film électrochrome-photothermique composé de 3D WO 3 dans une structure en nid d'abeille incrustée de nanoparticules d'or et de nanotiges. Alors que l'adjudant 3 contrôle la quantité de lumière visible qui traverse la fenêtre, les nanostructures d'or convertissent la lumière solaire entrante en énergie thermique pour chauffer l'intérieur du bâtiment.

"Il s'agit d'une nouvelle stratégie qui permet d'obtenir une excellente conversion photothermique via l'optimisation du gain solaire sur des films électrochromes et, surtout, le rendement photothermique est réglable lors de la transmission optique, " dit Xia Phys.org .

Les chercheurs ont démontré que la fenêtre peut passer d'une transparence totale à un noir absolu en quelques minutes. Plus loin, ils ont montré qu'un laser proche infrarouge augmente la température de la fenêtre de 24 °C en cinq minutes environ. Pour étudier les propriétés antimicrobiennes de la fenêtre, les chercheurs l'ont traité avec E. coli et l'ont irradié avec un laser proche infrarouge. Ils ont constaté que l'effet bactéricide était le plus fort lorsque la fenêtre était dans son état sombre, dans lequel il pourrait éliminer pratiquement toutes les bactéries. En revanche, l'effet était beaucoup plus faible pour les fenêtres à l'état transparent, ainsi que ceux constitués uniquement de WO 3 ou seulement des nanostructures d'or, plutôt que les deux matériaux combinés. Les résultats suggèrent que la plupart des effets bactéricides sont dus aux propriétés photothermiques de la fenêtre.

« La fenêtre intelligente stérile serait particulièrement utile dans les avions, dans les zones de haute latitude, et aussi dans les hôpitaux, " dit Xia. " Il devrait être multifonctionnel, par exemple, contrôler dynamiquement la transmission de la lumière visible, réglage de la conversion de chaleur du rayonnement solaire proche infrarouge, et réduire les attaques des micro-organismes.

© 2018 Phys.org