Proyectos Universitarios
Materiales cromogénicos nanoestructurados con usos potenciales en ventanas inteligentes
Dwight Roberto Acosta Najarro
Instituto de Física
Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías

Datos curatoriales

Nombre de la colección

Proyectos Universitarios PAPIIT (PAPIIT)

Responsables de la colección

Ing. César Núñez Hernández; L.I. Ivonne García Vázquez

Colección asociada

@collection_name_full1@

Responsables de la colección asociada

@collection_responsible@

Dependencia

Dirección de Desarrollo Académico, Dirección General de Asuntos del Personal Académico (DGAPA)

Institución

Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM)

Identificador único (URN)

DGAPA:PAPIIT:IT100312

Datos del proyecto

Nombre del proyecto

Materiales cromogénicos nanoestructurados con usos potenciales en ventanas inteligentes

Responsables

Dwight Roberto Acosta Najarro

Año de convocatoria

2012

Clave del proyecto

IT100312

Dependencia participante

Instituto de Física

Palabras clave

@keywords@

Área

Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías

Disciplina

Ciencias de los materiales

Especialidad

Materia condensada y física del estado sólido

Modalidad

b) Proyectos de investigación aplicada o de innovación tecnológica

Síntesis

Se hará la síntesis de películas delgadas de oxido de vanadio y de tungsteno sobre substratos de óxidos conductores transparentes como el FTO ( Oxido de estaño dopado con flúor) e ITO (Oxido de indio dopado con estaño)., depositados a su vez sobre soportes rígidos de vidrio. En segunda instancia se explorará hacer los depósitos en substratos flexibles tipo poliméricos, con miras a ampliar las posibilidades de sus aplicaciones.El propósito es producir materiales Cromogénicos, en especial los que tienen propiedades Termocrómicas y Electrocrómicas, con propiedades opto-electrónicas específicas y que permitan usarlos a futuro en aplicaciones prácticas. Los materiales electrocrómicos y termocrómicos se usan entre otras aplicaciones, en dispositivos para ahorro de energía así como en dispositivos de configuraciones planas para desplegar información ( displays) y eventualmente como almacenadotes de cargas.Las películas se producirán principalmente por la técnica de pulverización ó erosión catódica ( conocida como Magnetron Sputtttering en idioma Inglés). Alternativamente se usarán cuando sea convenientes las técnicas de rociado químico y de electrodeposición para el depósito de las películas. _x000D_ El trabajo estará encaminado a mejorar u optimizar la eficiencia y el rendimiento provenientes de cada una de las propiedades electrocrómicas y termocrómicas respectivamente.Esto se logrará a partir de las condiciones óptimas de síntesis para alcanzar las propiedades ópticas y eléctricas de los materiales._x000D_ En cada caso las películas se estudiarán y analizarán por un amplia batería de técnicas estructurales como difracción de rayos X, microscopía electrónica d barrido y transmisión respectivamente; por técnicas espectroscópicas UV y Visible, por técnicas de caracterización eléctrica como el método de van der Pauw y de foto-corrientes cuando sea conveniente._x000D_ Se hará las correspondientes caracterizaciones y evaluaciones de las propiedades termocrómicas y electrocrómicas de las películas intetizadas. A partir de las muestras que `presenten los mejores rendimientos y eficiencias se podrá intentar hacer un prototipo de ventana inteligente y realizar su evaluación en rendimiento y durabilidad, para que pudiern en un momento, ser cosniderdas como ventanes piloto antes de proponer una ventana de usos prácticos en casas o edificaciones._x000D_ Se promoverá la realización de una o más tesis de maestría con los resultados provenientes de la síntesis de materiales termocrómicos y electrocrómicos en nuestro laboratorio._x000D_ Se realizará la divulgación correspondiente con al menos dos publicaciones en revistas de circulación internacional e indexadas así como la presentación anual y regular en eventos nacionales e internacionales._x000D_

Contribución

El proyecto está orientado principalmente a producir materiales de alta eficiencias Termocrómica y Electrocrómica respectivamente en configuración de películas delgadas en los que se pueda inducir el comportamiento o fenómeno de Selectividad Espectral y a partir de los resultados proponer o intentar desarrollar dispositivos, que funcionen como filtros, como semitrasparentes o antireflejantes._x000D_ Los materiales referidos antes, son parte de los llamados Oxidos Conductores Transparentes que vienen siendo materiales muy versátiles y cuyas propiedades pueden ser configuradas para ser usados en un amplio intervalo de usos.Un mejor entendimiento de sus propiedades:procesos de dispersión, efectos de los dopantes, estados de atrapamiento en fronteras de grano, variaciones en su nano y micro estructura, debe de producir comportamientos con conductividades metálicas sin perder su propiedades opticas. Tienen una variedad de aplicaciones que comprende la producción de dispositivos opto-electr-onicos:Pantallas electroluminiscentes, pantallas de cristales líquidos optoimizadas, diodos emisores de luz,, fotodetectores dispositivos CCD, pantallas transparentes de contacto, blindajes de radiación transparentes, componentes de celdas solares, resistencias en forma de películas delgadas, sensores de gases.En los pasisea avanzados tecnológicamente habñlando, las metas son producir estos materiales con altas eficiencias en comportamientos específicos y que sean depopsitados en áreas relativamente grandes._x000D_ _x000D_ Los dispositivos termocrómicos de uso comercial actual y potencial están están basados en el Oxido de vanadio en sus diversas estequiometrías. Son el elemento principal de las ventanas inteligentes orientadas a reducir los gastos de energía en refrigeración y/o ventilación. Las capas delgadas de VO2 dan lugar a un efecto de transformación de fase de metal- semiconductor (MST), que va acompañada de un cambio drástico en las propiedades ópticas en intervalos térmicos próximos a los 68 °C . Este fenómeno se conoce con el nombre de termocromismo, que suele tener aplicaciones para conseguir efectos de modulación de la luz, ventanas con alta eficiencia energética o vidriados de ventanas de edificios, lo que ha despertado un gran interés investigador en los últimos años._x000D_ Para su aplicación como ventanas inteligentes, la temperatura de transición (Tc) de películas de VOX debería reducirse a temperatura ambiente o al menos en el entorno de los 25 °C, ya que la disminución de_x000D_ dicha temperatura, Tc, no sólo hace posible proteger a temperatura ambiente de la irradiación exterior con ventanas que llevan incorporado este recubrimiento, sino que además permite aumentar la sensibilidad de este tipo de recubrimientos frente al medioambiente. Una serie de investigaciones realizadas previamente han mostrado que la temperatura de transición, Tc, es muy sensible a las condiciones de preparación de dicho tipo de películas y a las impurezas que contienen. La adición de determinados elementos puede reducir_x000D_ significativamente la temperatura de la transición termocrómica La deposición de películas delgadas sobre sustratos monocristalinos ofrece la oportunidad de establecer nuevos materiales con propiedades que no pueden ser encontradas en materiales en bloque, por ejemplo Vanadio en bloque no es ferromagnético pero depositado en película delgada sobre Fe (001) es ferromagnético. En estos sistemas epitaxiales, las propiedades eléctricas, ópticas y magnéticas, están fuertemente relacionadas con la estructura cristalina de las_x000D_ películas delgadas. El estudio de nuevas técnicas de fabricación las cuales permiten controlar la_x000D_ estructura de películas delgadas a escala casi atómica, intercalar películas de Oxido de Vanadio_x000D_ con películas metálicas u otro tipo de material con propiedades eléctricas y magnéticas diferentes_x000D_ y el estudio de las propiedades físicas de las estructuras que dan lugar a estos nuevos fenómenos_x000D_ abren nuevos campos de investigación especialmente en la electrónica y en la óptica_x000D_ física._x000D_ El comportamiento de rápida conmutación eléctrica en películas delgadas de Oxido de Vanadio_x000D_ es altamente sensitivo a la estequiometría y estructura cristalina de la película. Sus características_x000D_ de transmisión infrarroja también cambian dramáticamente sobre la transición de fase._x000D_ Estas características hacen que películas delgadas de VO2 sean muy interesantes para aplicaciones_x000D_ térmicas y rápidos conmutados ópticos._x000D_ Asimismo hay una amplia argumentación en torno a las propiedades electrocrómicas del oxido de vanadio así como del Oxido de tungsteno_x000D_ Con lo mencionado anteriormente, la obtención de materiales basados en Oxidos de Vanadio, permitirán producir materiales de gran uso práctico tanto en dispositivos opto-electrónicos como en dispositivos ahorradores de energía.El conocimiento de las condiciones de síntesis que a su vez permitan propiedades específicas de los oxidos de vanadio, será una contribución muy importante para aplicaciones._x000D_ _x000D_ Una contribución relacionada es la realización de investigación básica en la UNAM que puede derivarse en aplicaciones prácticas diversas asociadas con el sentido social de la ciencia en nuestro medio._x000D_ _x000D_ El proyecto permitirá contribuir por lo menos en un caso a la formación de personal que en un futuro no lejano pueda ser miembros del sistema nacional de investigadores mexicanos o con la capacidad que eventualmente le permita trabajar en la industria de materiales en general u opto-electrónica en particular._x000D_ Es muy probable que a partir de los buenos resultados esperados se pueda diseñar una ventana electrocrómica a nivel de prototipo y de obtener un comportamiento óptimo y con las correspondientes evaluaciones técnicas se pueda solictar la patente correspondiente.

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Dirección de Desarrollo Académico, Dirección General de Asuntos del Personal Académico (DGAPA). %%Materiales cromogénicos nanoestructurados con usos potenciales en ventanas inteligentes%%, Proyectos Universitarios PAPIIT (PAPIIT). En %%Portal de datos abiertos UNAM%% (en línea), México, Universidad Nacional Autónoma de México.
Disponible en: http://datosabiertos.unam.mx/DGAPA:PAPIIT:IT100312
Fecha de actualización: 2017-03-13 00:00:00.0
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Para más información sobre los Proyectos PAPIIT, favor de escribir a: Dra. Claudia Cristina Mendoza Rosales, directora de Desarrollo Académico (DGAPA). Correo: ccmendoza #para# dgapa.unam.mx



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