Científicos del Departamento de Tecnología Electrónica de la Universidad Carlos III de Madrid, han desarrollado una aplicación usando un compuesto plástico polimérico (PEDOT) que cambia de color si se le aplica una corriente eléctrica, oscureciéndose o aclarándose autónomamente en función del potencial eléctrico que le llegue. Este tipo de material pertenece a la familia de los conocidos electrocrómicos, pero lo innovador de este estudio es que al tratarse de plásticos, aportan ligereza y flexibilidad adaptándose muy bien a cualquier superficie curva en la que se instale, como ventanas inteligentes, espejos retrovisores o gafas.
El polímero propuesto requiere síntesis simples y se caracteriza por sus buenas propiedades ópticas, constituyendo la nueva generación de materiales electrocrómicos. Estos compuestos cambian de color de forma autónoma cuando se les aplica una corriente eléctrica. Esto significa que al recibir voltaje de una tensión de pocos voltios, como el de una pila habitual, cambian de color, y pueden recuperar reversiblemente su coloración original con una tensión inversa. Además poseen efecto memoria, manteniendo la coloración al eliminar la tensión aplicada. Lo que produce esta variación es una reacción química que tiene lugar en el interior del material y que altera sus propiedades ópticas tanto en la región del visible como en la del ultravioleta e infrarrojo. Si ocurre en el visible el cambio de color puede apreciarse, conmutando a azul intenso, verde, amarillo o marrón, dependiendo del tipo de material electrocrómico utilizado. En el caso del PEDOT, un derivado del tiofeno y objeto del estudio, cambia su coloración de claro a azul intenso, color que es el utilizado habitualmente en las ventanas inteligentes. En otros ámbitos, la luz azul es también importante pues es molesta en enfermedades relacionadas con la baja visión, según explica Ricardo Vergaz, miembro del Grupo de Displays y Aplicaciones Fotónicas (GDAF) y coautor del estudio.
Sin embargo, los materiales electrocrómicos utilizados inicialmente presentan una desventaja importante pues necesitan complicadas y caras técnicas de síntesis al tener que alcanzar condiciones de alto vacío y elevadas temperaturas. Esto implica que los usos a nivel comercial están muy limitados. Por ejemplo, para una ventana se necesita un dispositivo muy grande al ser una gran superficie a cubrir. El uso de polímeros como el PEDOT, permite la fabricación de materiales de tipo plástico, de mayor flexibilidad mecánica, de manera que se pueden adaptar muy rápidamente a cualquier superficie curva (ventanas o edificios, gafas). En muchos casos también es más sencilla la fabricación “al ser básicamente un sándwich de dos láminas de plástico con una dispersión” según Vergaz.
Múltiples aplicaciones
Los campos de aplicación de estos materiales, en concreto del PEDOT, son múltiples. Por ejemplo, las citadas ventanas para edificios inteligentes que cambian de color sustituyendo a las persianas. De esta manera, se regula de forma automática la luz que entra en el edificio lo que produce un enorme ahorro energético de hasta un 30% en el caso de un departamento. Otro campo donde se están produciendo muchos avances es en los retrovisores de los coches, donde conmutan cuando detectan reflejos de luz, volviéndose más oscuros y evitando así el deslumbramiento. En la actualidad, se han comercializado 20.000.000 de unidades vendidas en automóviles de gama alta y media. Aún así, el GDAF está explorando nuevos campos, “queremos profundizar en las comunicaciones ópticas, y en dispositivos para atenuar problemas visuales en personas con estas discapacidades”.
En este último campo, la idea propuesta por el GDAF, en colaboración con el Instituto de Oftalmobiología Aplicada (IOBA) de la Universidad de Valladolid y el Centro de Tecnologías Electroquímicas (CIDETEC) de San Sebastián, es que personas con discapacidades visuales severas mejoren su calidad de vida simplemente a través de un dispositivo o filtro que, al conmutar de color, les permite mejorar los contrastes en el entorno en el que estén. Al hacerlo de forma automatizada permite que se puedan adaptar rápidamente a medios con intensidad lumínica cambiante. “Estamos muy interesados en las posibles aplicaciones biomédicas porque pueden beneficiar directamente a las personas con discapacidades visuales y a la población en general”.
El estudio “All-plastic electrochromic devices based on PEDOT as switchable optical attenuator in the near IR” ha sido publicado en la revista Solar Energy Materials and Solar Cells por el Grupo de Displays y Aplicaciones Fotónicas de la Universidad Carlos III, dirigido por el catedrático José M. Sánchez-Pena, y por CIDETEC, desarrollador de los dispositivos.
Más información:
Grupo de Displays y Aplicaciones Fotónicas
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