Inteligentne okna, opracowane przez inżynierów z Uniwersytetu Stanforda i opisane w badaniu opublikowanym online 9 sierpnia w czasopiśmie Joule, opierają się na zupełnie innej zasadzie w porównaniu z istniejącymi alternatywami znanymi jako okna dynamiczne. Nowe podejście wykorzystuje żel polimerowy zawierający jony metali nałożony na przezroczystą elektrodę. Po przyłożeniu napięcia jony metalu umieszczają płytki na elektrodach, blokując wszystkie długości fali światła. Po przyłożeniu przeciwnego napięcia okna ponownie przełączają się na przezroczyste.
Nowe podejście oferuje kilka zalet w porównaniu z istniejącymi technologiami okien elektrochromowych, powiedział Michael McGehee, profesor inżynierii materiałowej i inżynierii materiałowej na Uniwersytecie Stanforda, który kierował badaniami.
„Wiele osób chciałoby mieć dynamicznie przyciemniane szyby i nie sądzę, że spieszą się, by kupić dostępne produkty, po części dlatego, że jest to zbyt drogie”, powiedział McGehee dla Live Science. „Dostępne okna elektrochromowe mają kilka mikronów stosunkowo drogiego materiału elektrochromowego. Proces odkładania tego materiału jest dość kosztowny”.
McGehee dodał, że proces opracowany przez jego zespół, który polega na wstrzykiwaniu roztworu polimeru do szkła, jest z natury tańszy i może utorować drogę do szerszego zastosowania przyciemnianych okien, szczególnie w budownictwie.
Według McGehee technologia jest dotychczas stosowana głównie w samolotach i samochodach. Na przykład Boeing zamontował szyby do swojego flagowego samolotu odrzutowego 787 Dreamliner. Niektórzy luksusowi producenci samochodów również wykorzystują materiały elektrochromowe do produkcji lusterek wstecznych. Naukowcy twierdzą jednak, że przy niższych kosztach zastosowanie tego rodzaju technologii może się jeszcze rozszerzyć.
„Mogą być stosowane w oknach wszelkiego rodzaju budynków, domów, większych budynków komercyjnych” - dodał McGehee. „Rozmawialiśmy z firmami samochodowymi, które są bardzo zainteresowane tym, aby mieć go na dachu lub w tylnych oknach. Okulary są ekscytującą aplikacją, szczególnie dla osób noszących okulary przez cały czas i potrzebujących soczewek korekcyjnych”.
McGehee powiedział, że w budynkach przyciemnianie okien może pomóc obniżyć koszty ogrzewania i chłodzenia nawet o 20 procent, umożliwiając ludziom dostosowanie ilości światła docierającego do pomieszczenia.
McGehee powiedział, że oprócz trybów całkowicie przezroczystych lub całkowicie ciemnych okna można częściowo przyciemnić, odfiltrowując tylko trochę światła. Ludzie w pomieszczeniu nadal będą mogli wyraźnie widzieć na zewnątrz, podobnie jak w okularach przeciwsłonecznych.
„Możesz zablokować 90 procent światła, aby zmniejszyć olśnienie, ale możesz zobaczyć, co tam jest” - powiedział McGehee. „To nie jest tak, jakbyś miał żaluzje lub w samolocie - kiedy pociągniesz plastik w dół, twój widok zniknie.”
McGehee powiedział, że w porównaniu z wcześniejszymi technologiami nowe dynamiczne okna są bardziej trwałe, dzięki zastosowaniu metalu, który nie ulega degradacji pod wpływem promieni słonecznych. Podczas eksperymentu badacze włączali i wyłączali okna co najmniej 5500 razy i nie zauważyli żadnej zmiany w przepuszczalności światła.
Okna filtrują również równomiernie wszystkie długości fal, w tym niebieski, które według wcześniejszych technologii są bardziej rozpowszechnione.
„Niektóre inne okna wyglądają na niebieskie, a ludzie w środku wyglądają na niebieskich, ponieważ przepuszczają więcej niebieskiego światła niż inne długości fal”, powiedział McGehee.
Do tej pory naukowcy zbudowali prototypy na małą skalę, które mierzą 10 cali kwadratowych (25 centymetrów kwadratowych), ale powiedział, że już rozmawiają z producentami, którzy mogliby pomóc im zwiększyć technologię.
