Naukowcy opracowali szkło powlekane polimerem, które może zmieniać się z przezroczystego na nieprzejrzyste pod wpływem światła słonecznego i ciepła.
Ponieważ skutki załamania klimatu stają się coraz bardziej widoczne, nasze reakcje na ekstremalne warunki pogodowe mogą czasami zaostrzyć problem w dłuższej perspektywie. Jednym z przykładów jest klimatyzacja; przy coraz większej częstotliwości ekstremalnych upałów klimatyzatory będą coraz częściej stosowane w domach, biurach i budynkach użyteczności publicznej. Ale podczas gdy te mogą nam pomóc w krótkim okresie, dodatkowa energia wykorzystywane stawia zwiększone obciążenie naszej infrastruktury energetycznej, co prowadzi do większej ilości CO 2 emisji, a tym samym spowodowanie globalnego ogrzewania. Można to oczywiście złagodzić, jeśli infrastruktura energetyczna opiera się na źródłach odnawialnych, a nie na paliwach kopalnych, ale co, jeśli w ogóle nie jest potrzebna energia?
Naukowcy z State Key Laboratory of Tribology na Uniwersytecie Tsinghua w Chinach opracowali „inteligentne” szkło, które może zmieniać się z przezroczystego na matowe po podgrzaniu lub w bezpośrednim świetle słonecznym, które, jak mają nadzieję, można wykorzystać do opłacalnej i zrównoważonej regulacji temperatury w Budynki.
Inteligentne okna to stosunkowo nowa dziedzina badań dla przyszłej architektury i inżynierii, a „inteligentne” powłoki na innych powierzchniach budynków oprócz okien to również rozwijający się obszar zainteresowania . To, co chcieli zrobić naukowcy z Tsinghua, to wziąć wszystkie pozytywne cechy inteligentnego szkła i zająć się wspólną wadą: powolnym czasem reakcji.
Szkło Tian reaguje na światło, ciepło, a nawet dotyk dłoni w ciągu zaledwie kilku sekund, w porównaniu do kilku minut w przypadku większości dotychczasowych inteligentnych materiałów szklanych.
„[Ma] szybszy czas reakcji dzięki odpowiedniej zawartości wody” – powiedział Liran Ma, współautor badania. „Czas reakcji poprzednich prac to kilka minut, a nawet godzin.”
Zawartość wody, do której odnosi się Ma, jest zawarta w folii, która czyni to szkło „inteligentnym”; uwodniony poli( N- izopropyloakrylamid) (PNIPAM). Wciśnięty między dwie tafle szkła, polimer ten zmienia się z przezroczystego na nieprzezroczysty i odwrotnie, pod wpływem bodźców fototermicznych, a stopień, w jakim ta zmiana zachodzi i kiedy, zależy od zawartości wody w folii PNIPAM.
Co ciekawe, ten polimer nigdy nie był pierwotnie przeznaczony do stosowania w szkle.
Jak wyjaśnił Ma: „Początkowo chcieliśmy użyć uwodnionej folii PNIPAM, aby uzyskać foto-indukowaną adhezję i desorpcję. […] Odkryliśmy, że uwodniony film może czasami odwracalnie zmienić się z przezroczystości w nieprzezroczystość przy dotyku ręką. Ponadto folia mogłaby powrócić do przezroczystości przez schłodzenie do temperatury pokojowej. Wtedy myśleliśmy [dlatego], że folia może się przydać w inteligentnym oknie i czujniku temperatury”.
Do tej pory film nadawałby się tylko do klimatu umiarkowanego, ale nie do budynków w bardziej ekstremalnych klimatach naszej planety. „To szkło może być przydatne do ograniczenia emisji dwutlenku węgla w strefie umiarkowanej”, wyjaśnił Ma, „ale nie jest odpowiednie w regionie polarnym i równikowym. Uważam, że zdolność inteligentnego szkła polega na utrzymywaniu stabilnej temperatury w pomieszczeniach. Ale potrzebna byłaby kontrola temperatury. Po pierwsze, temperatura reakcji (32,5 ℃) tego szkła różni się nieco od temperatury otoczenia. Ponadto temperatura do zamieszkania jest inna dla każdego, ale może wynosić około 25-28 ℃ dla większości osób w pomieszczeniach. [Na koniec], temperatura reakcji musi być dopasowana do temperatury na różnych szerokościach geograficznych, aby zagwarantować skuteczność szkła. W związku z tym,
Ostatecznym celem naukowców jest, aby ta inteligentna technologia szkła całkowicie wyeliminowała potrzebę energochłonnych regulacji temperatury w pomieszczeniach, ale przeszkody pozostają. Obejmują one dostosowanie temperatury reakcji, jak wspomniano powyżej, ale także koszty produkcji i poprawę długoterminowej stabilności inteligentnego szkła w czasie.
Ma i zespół są optymistami, że ta technologia może być ostatecznie produkowana masowo. „Tutaj próbujemy niektórych [powszechnych] metod przygotowania, takich jak drukowanie, malowanie, rolowanie i tak dalej. Dlatego łatwo jest osiągnąć masową produkcję inteligentnego szkła z powodu [tych] wielu metod przygotowania cienkich folii”.
Autorzy przewidują inne zalety tego szkła, takie jak prywatność i bezpieczeństwo, ale możliwość, że twoje okno wykona całą pracę klimatyzatora bez emisji dwutlenku węgla, jest z pewnością drogą, którą otwierają te badania.
