Recubrimientos inteligentes basados en nanopartículas de dióxido de vanadio

Abstract

En este trabajo se caracterizaron films de nanopartículas de dióxido de vanadio (VO2) dispersas en polivinilbutiral y polivinilpirrolidona sobre vidrio comercial para evaluar su uso en ventanas inteligentes. Los precursores utilizados para la síntesis de las partículas fueron metavanadato de amonio y ácido oxálico. Se analizó la influencia de las variables de la síntesis hidrotérmica sobre la composición y morfología de las nanopartículas obtenidas. El producto de la síntesis fue calcinado en un horno tubular en una atmósfera de nitrógeno para obtener VO2(M) estable. Las nanopartículas obtenidas fueron caracterizadas mediante difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido, calorimetría diferencial de barrido, análisis térmico diferencial, análisis termogravimétrico y espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier. Los films se prepararon con dispersiones de nanopartículas de VO2 en distintas concentraciones en una mezcla polivinilbutiral o polivinilpirrolidona y etanol. Los films fueron extendidos sobre vidrio comercial en caliente utilizando una varilla de vidrio. El nivel de dispersión en la matriz polimérica fue caracterizado por microscopía óptica. La transmitancia de los films fue medida a distintas temperaturas en el rango de 400-2500 nm. Se compararon los resultados con films bloqueadores de radiación solar disponibles en el mercado. En el Capítulo 1 se plantea la necesidad de desarrollar materiales que puedan ajustar su transmitancia a la radiación solar según las condiciones ambientales. Se describen las propiedades de las ventanas termocrómicas, sus distintos tipos y los avances de investigación en los últimos años. Se desarrolla sobre el dióxido de vanadio, su transformación de fase y el método de síntesis utilizado en este trabajo. También se describen los tipos de films a base de dióxido de vanadio y las estrategias para mejorar la viabilidad de las ventanas termocrómicas. Por último, se presentan los objetivos de este trabajo. En el Capítulo 2 se describen las técnicas de caracterización de las nanopartículas y los films termocrómicos. En el Capítulo 3 describen los materiales utilizados, el procedimiento de obtención de las nanopartículas a partir de los precursores, la dispersión de éstas en polímeros y la preparación de films. También se describen los films comerciales. En el Capítulo 4 se presentan los resultados. Se analizó la composición de fases cristalinas en las nanopartículas obtenidas por síntesis hidrotérmica, la morfología y lo grupos funcionales existentes en los casos que fue posible. Luego del calcinado se repitieron los mismos ensayos y se agregaron otros: La determinación de la temperatura de transición y del calor asociado, y la medición del cambio de conductividad durante la transición de fase. A los films preparados se les analizó el grado de dispersión de las nanopartículas y los espesores, además de la variación de las propiedades ópticas en función de la temperatura. Por último, se midió la transmitancia de los films comerciales. En el Capítulo 5 se presentan las conclusiones generales del trabajo y en el Capítulo 6 se plantean algunas posibilidades para trabajos futuros. Mail del autor Lucas Federico Civiero <lucas.civiero@hotmail.com>