UVT, catalizator al mișcării academice timișorene, își urmează calea spre cunoașterea aprofundată și trecerea către tehnologiile viitorului și ale noilor generațiiUniversitatea de Vest din Timișoara este astăzi cea mai dinamică instituție de învățământ superior din România, o universitate care se...
Materialele viitorului sunt (aproape) invizibile: cum ne ajută straturile subțiri să economisim energie
Când vorbim despre tranziția energetică, ne gândim de obicei la panouri solare, turbine eoliene sau baterii. Mai puțin vizibile, dar la fel de importante, sunt însă materialele invizibile depuse pe suprafețele pe care le folosim zi de zi: ferestre, panouri metalice, senzori optici. Vorbim despre straturi subțiri optice cu grosimi de ordinul zecilor sau sutelor de nanometri, de mai bine de o sută de ori mai subțiri decât un fir de păr. Deși aparent neglijabile, aceste straturi pot funcționa ca filtre selective care controlează atât fluxul luminos, cât și căldura care trece prin sau este reflectată de o suprafață.
La Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Optoelectronică – INOE 2000, în cadrul Departamentului „Sisteme Tehnologice bazate pe Plasmă și Vid pentru Noi Materiale Avansate Nanostructurate” (ReCAST), o parte a cercetării este dedicată tocmai obținerii și dezvoltării acestor „materiale invizibile”: acoperiri optice proiectate pentru a crește eficiența energetică a clădirilor și a sistemelor care folosesc energia solară. Aceste straturi reduc reflexiile nedorite, pot ajusta culoarea și controlează transmiterea căldurii. Ele sunt obținute din combinarea controlată a metalelor și materialelor izolatoare depuse în mai multe straturi succesive folosind tehnologii de depunere în vid cu monitorizare și control asupra proceselor din plasmă. Parametrii optici specifici fiecărui strat component, ordinea straturilor și grosimea fiecăruia sunt calculate cu programe specializate de modelare optică. Un exemplu familiar îl reprezintă ferestrele cu emisivitate scăzută (Low-E), adică tocmai acele ferestre eficiente energetic care păstrează căldura iarna și răcoarea vara în clădirile rezidențiale. Rezultatul: confort sporit și consum mai mic de energie pentru încălzire și răcire. În proiectele recente derulate la INOE 2000 au fost dezvoltate structuri multistrat pe bază de cupru, o alternativă mai ieftină la argintul utilizat în mod curent, și straturi dielectrice de nitrură și carbură, gândite să funcționeze ca oglinzi „transparente” de căldură.
Alt domeniu în care straturile subțiri joacă un rol important este cel al colectorilor solari termici, folosiți pentru producerea de apă caldă menajeră sau pentru încălzire. În mod obișnuit, un colector ar trebui să absoarbă cât mai multă radiație solară în domeniul spectral vizibil–infraroșu apropiat și să re-emită cât mai puțin din energia acumulată. Pentru a obține acest tip de comportament se folosesc acoperiri selective spectral: straturi subțiri în structură mono- sau multistrat depuse pe tuburile sau plăcile metalice din colector. Straturile subțiri optice nu sunt utile doar pentru a păstra sau bloca energia termică, ci și pentru a „dirija“ spectrul electromagnetic acolo unde este mai util. Aici intervin filtrele dicroice sau „oglinzile selective de radiație”. Acestea sunt straturi multiple care reflectă radiația electromagnetică la anumite lungimi de undă și transmit la altele. Un astfel de filtru poate fi folosit într-un sistem hibrid care combină un panou fotovoltaic cu un colector termic: partea de spectru care este mai eficient convertită în electricitate este „trimisă” spre celula fotovoltaică; iar restul radiației solare este direcționată spre un receptor termic, care poate încălzi, spre exemplu un fluid.
În spatele acestor funcționalități stau algoritmi de proiectare optică și baze de date proprii cu parametri optici ai materialelor, dezvoltate și actualizate în cadrul proiectelor de cercetare. Cercetările din INOE 2000 în domeniul straturilor optice au dus la: dezvoltarea și testarea de modele experimentale de structuri multistrat pentru ferestre cu emisivitate scăzută, straturi de acoperire pentru colectori solari termici și filtre dicroice; structuri multistrat pe bază de Ag, Cu, oxizi, nitruri si oxinitruri, cu transparență ridicată și proprietăți de reflector de căldură, potrivite pentru vitraje cu control solar. Aceste cercetări se concretizează și în colaborări directe cu mediul privat, prin contracte de prestări servicii care aduc împreună expertiza de laborator a cercetătorilor și nevoile industriei. Într-o lume în care eficiența energetică este un deziderat, „materialele viitorului” s-ar putea să nu fie neapărat spectaculoase la prima vedere. Cele mai importante sunt, de multe ori, cele pe care nu le putem vedea și care ne ajută să folosim energia solară mult mai inteligent.
Parerea ta conteaza: 
Asemanator
Dreptul muncii în era Inteligenței Artificiale – Reglementări europene și perspective naționale- Femeile în stiință la INCDFM: excelență, leadership și vizibilitate internațională
- ICH2P și IEEES 2025, două evenimente internaționale cu tradiție găzduite de Craiova
- COMOTI REACTionează inovativ la nevoile Forțelor Navale Române
- Suveranitatea tehnologică europeană
- Impactul inteligenței artificiale asupra mediului universitar timișorean
