L’istituto coreano kaist ha messo a punto una finestra smart che regola in tempo reale la trasmissione di luce e calore, oltre a limitare l’abbagliamento verso l’esterno. Questo dispositivo punta a migliorare il comfort negli edifici, ridurre il consumo energetico e combattere l’aumento delle isole di calore urbano causate dai riflessi delle superfici vetrate. La tecnologia sfrutta segnali elettrici per adattare in modo attivo le proprietà del vetro alle esigenze ambientali e dell’utente.
Un approccio integrato a isolamento termico, luce e riflessi
Le finestre smart di solito si concentrano sulla riduzione del calore e della luce che entrano negli ambienti, ma quasi mai si occupano dei riflessi prodotti all’esterno dalle superfici vetrate. Questi riflessi possono amplificare l’effetto isola di calore, diventando un problema ambientale che peggiora la situazione nelle aree urbane. Per questo il team coreano del kaist ha scelto di superare questo limite creando una finestra in grado di gestire contemporaneamente isolamento termico, controllo dell’irraggiamento solare e rifrazione luminosa. Fino a oggi molti studi affrontavano solo una o due di queste questioni separatamente, ma integrare tutti e tre gli aspetti nel medesimo dispositivo rappresenta un passo in avanti significativo.
La finestra smart deve quindi non solo filtrare e bloccare parte della luce e del calore, ma anche neutralizzare quei fasci riflessi che disturbano la vista e contribuiscono all’accumulo del calore urbano. L’approccio è basato sul controllo attivo, dunque regolabile in modo preciso in base alle condizioni esterne e alle preferenze interne, evitando costi energetici elevati dovuti a sistemi passivi meno adattabili.
Reecm: la tecnologia alla base della finestra smart
Il punto di forza della soluzione kaist è il sistema chiamato reecm, acronimo di reversible electrodeposition and electrochromic mirror. Si tratta di un dispositivo elettrocromico che modifica le caratteristiche ottiche del vetro inviando segnali elettrici, controllando così la quantità di luce visibile e infrarossa trasmessa.
Il team guidato dal professor hong chul moon ha sviluppato questa tecnica basandosi su una reazione chimica che cambia colore e trasmette calore in base alla tensione applicata senza ritardi significativi. Questa differenziazione dalla finestra tradizionale permette di intervenire automaticamente agendo su tre modalità che rispondono a esigenze diverse, siano esse stagionali o legate a situazioni di luce variabile.
Il meccanismo usa materiali elettrocromici come il blu di prussia, che passa da incolore a blu intenso applicando stimolazione elettrica, e molecole radicali che modificano la tonalità e la trasparenza. Inoltre, è possibile depositare uno strato sottile di ioni d’argento che forma un vero e proprio specchio elettrochimico capace di riflettere calore e luce in modo selettivo.
Modalità d’uso e configurazioni della finestra smart di kaist
Il sistema reecm funziona in tre configurazioni a seconda della tensione applicata:
-
modalità trasparente: ideale per inverno o situazioni in cui si vuole sfruttare la luce naturale e il calore solare. Il vetro si comporta come un comune vetro trasparente lasciando entrare luce e calore senza filtri.
-
modalità colorata: in questa configurazione la finestra vira a un blu intenso per filtrare la luce visibile e ridurre il passaggio di calore. Protegge la privacy degli ambienti interni senza bloccare del tutto la luce, garantendo una regolazione più morbida e funzionale.
-
modalità colorata con deposizione: in questo caso uno strato di argento si deposita sulla superficie, creando un rivestimento riflettente che impedisce il passaggio di luce e calore. Il materiale colorato assorbe contemporaneamente la luce riflessa, eliminando l’abbagliamento verso esterni e migliorando la sicurezza urbana.
Queste configurazioni possono essere cambiate rapidamente e in modo preciso, permettendo di adattare la finestra al mutare delle condizioni climatiche e delle esigenze degli utenti.
Efficienza testata in laboratorio
I ricercatori hanno testato la finestra smart su un modello ridotto di edificio mettendo a confronto il sistema reecm con vetri convenzionali. Un vetro tradizionale ha fatto salire la temperatura interna fino a 58,7 gradi dopo 45 minuti di esposizione a radiazione solare. La stessa situazione con la modalità tre del dispositivo coreano ha portato la temperatura a stabilizzarsi a circa 31,5 gradi, abbassando la temperatura di 27,2 gradi.
Questa differenza dimostra il potenziale di gestione avanzata della finestra nel mantenere gli spazi abitativi freschi senza consumi aggiuntivi dovuti a climatizzazione elettrica. In parallelo, la soppressione dell’abbagliamento migliora la vivibilità urbana, riducendo rischi per pedoni e conducendo a una forma di protezione ambientale diretta e tangibile.
Applicazioni future e contesti di utilizzo
Il professor hong chul moon ha indicato che questa tecnologia potrebbe trovare applicazioni in vari contesti, dagli edifici urbani ai veicoli come treni e automobili. In questi ambienti la gestione intelligente di luce e calore diventa fondamentale per ridurre i consumi energetici e migliorare la sicurezza visiva.
L’approccio del kaist apre la strada a superfici dinamiche che cambiano proprietà in base alle condizioni esterne e alle preferenze interne, non in modo passivo ma attraverso una gestione elettrica attiva e modulabile. Questo crea opportunità per combattere i problemi ambientali legati al calore eccessivo nei centri abitati, con benefici sia per il comfort che per la sostenibilità.
I dati dello studio, pubblicati su acs energy letters nel giugno 2025, si basano sull’esperienza dei ricercatori hoy jung jo, yeon jae jang, hyeon-don kim, kwang-seop kim e hong chul moon, tutti impegnati nel campo dell’ingegneria chimica e biomolecolare al kaist.
