Crean un material que almacena energía solar y cambia de color en segundos: podría transformar las ventanas del futuro

Un investigador de la Universidad de Turku, en Finlandia, desarrolló un material inteligente capaz de cambiar de color y almacenar energía eléctrica al mismo tiempo. La tecnología, presentada como tesis doctoral, abre la puerta a ventanas que se oscurecen solas bajo el sol y acumulan esa energía para uso posterior.

El trabajo fue realizado por Sachin Kochrekar, investigador doctoral de la institución finlandesa, en el marco del grupo de investigación en Química de Materiales que lidera la profesora Carita Kvarnström, dentro del Departamento de Química de la Universidad de Turku.

Según explicó la universidad, ese grupo lleva una década investigando materiales electrocrómicos, es decir, sustancias capaces de cambiar de color ante estímulos eléctricos.

La base del desarrollo son películas delgadas de polímeros construidas a partir de porfirinass, moléculas presentes en la naturaleza en compuestos como la clorofila y la hemoglobina. Su particularidad es que pueden transferir electrones y modificar su estado de manera controlada, lo que las convierte en un punto de partida atractivo para la ciencia de materiales.

“Gracias a la estructura de porfirina presente en la clorofila, la planta puede recuperar energía de la luz solar a través de la fotosíntesis. La capacidad de esta molécula natural de transferir electrones y cambiar su estado de forma controlada también es un punto de partida interesante para nosotros como científicos de materiales”, explicó Kochrekar.

Durante la investigación se construyeron estructuras de membrana de dos maneras diferentes: una como estructura híbrida junto a un material eléctricamente conductor, y otra con un método más simple en el que las porfirinas se unieron mediante una molécula puente para formar una membrana polimérica. Además, se analizó el efecto de distintos metales sobre las propiedades del material.

Las tres variantes ensayadas incorporaron níquel, zinc o ningún metal en el centro de las porfirinas. Los resultados mostraron diferencias concretas: la película basada en níquel logró alternar entre tres colores distintos, mientras que las versiones con zinc o sin metal cambiaron entre dos estados. En todos los casos, la reacción ocurrió en menos de dos segundos, con un contraste visual claro y con la capacidad de mantener el color incluso después de cortar la energía.

Las membranas también fueron evaluadas como dispositivos de almacenamiento de energía en un electrolito de base acuosa, una alternativa más segura y menos contaminante que las soluciones convencionales. Según los autores, este es el primer estudio en el que membranas poliméricas basadas en porfirinas se emplean como supercapacitores electrocrómicos en un sistema con electrolito acuoso.

Los tres materiales demostraron buenas propiedades de almacenamiento energético, lo que los posiciona como candidatos para aplicaciones multifuncionales. El costo de producción es bajo, el control es sencillo y pueden integrarse en sustratos flexibles y elásticos.

Las aplicaciones proyectadas van más allá de la arquitectura. Kochrekar mencionó usos posibles en tecnología de sensores, electrónica flexible, indumentaria inteligente y soluciones de energía solar.

“En el futuro, estos materiales podrían usarse, por ejemplo, en nuevos tipos de ventanas inteligentes que simultáneamente almacenen energía solar y se oscurezcan bajo el sol brillante, lo que reduciría la necesidad de refrigeración en los edificios”, señaló el investigador.

Entre las aplicaciones que identifica la propia tesis figuran superficies de vidrio inteligente, espejos retrovisores antirreflejos y techos solares para la industria automotriz y aeroespacial, tecnologías de visualización como cartelería digital y lentes de anteojos, y dispositivos de almacenamiento de energía que cambien de color para indicar visualmente su nivel de carga. También se contempla su uso como indicadores en sensores químicos que reaccionen ante gases o marcadores biológicos.