Vodný materiál spôsobí, že okná selektívne blokujú svetlo a / alebo teplo
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 3. 10. 2023
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Okná sú celkom základnou potrebou na prepúšťanie svetla a tepla, ale nie vždy chcete dostať do miestnosti oboje naraz. Inžinieri zo Štátnej univerzity v Severnej Karolíne (NCSU) teraz vyvinuli nový materiál, ktorý umožňuje oknám jednoducho prepínať medzi tromi režimami.
Nové dynamické okná by mohli prepínať medzi normálnym priehľadným režimom, ktorý prepúšťa svetlo a teplo, režimom, ktorý blokuje teplo, ale zostáva priehľadný pre svetlo, a tónovaným režimom, ktorý blokuje časť svetla, ale nie teplo. To by malo používateľom zabezpečiť ochranu vo všetkých ročných obdobiach.
Kľúčom k tomu všetkému je malý materiál nazývaný ako oxid volfrámu, ktorý sa často objavuje v dynamických oknách fungujúcich na princípe elektrochromizmu. Oxid volfrámu, ktorý je zvyčajne priehľadný, pri použití elektrického signálu stmavne a blokuje svetlo, čo je vhodné pre okná, ktoré sa tónujú podľa potreby.
V novej štúdii však vedci z NCSU objavili úplne nový trik, ktorý sa skrýva v jeho rukáve. Pridaním vody sa zmení na hydrát oxidu volfrámu, a keď sa použije v elektrochromatických oknách, dodá im ďalšie nastavenie.
Keď je vypnutý, zostáva materiál priehľadný pre svetlo a teplo. To je ideálne pre sychravé zimné dni, keď potrebujete čo najviac z oboch. Keď sa do materiálu vstrekne niekoľko elektrónov a iónov lítia, najprv prejde fázou, v ktorej blokuje infračervené svetlo pociťované ako teplo, pričom zostáva priehľadný pre viditeľné vlnové dĺžky svetla. A nakoniec, keď do materiálu prejde viac elektrónov, presunie sa do tmavej fázy, kde blokuje viditeľné aj infračervené svetlo, čo je zasa ideálne na leto.
Prečo presne hydrát oxidu volfrámu takto funguje, nie je zatiaľ isté, no vedci z NCSU majú hypotézu.
„Prítomnosť vody v kryštalickej štruktúre spôsobuje, že štruktúra je menej hustá, takže je odolnejšia voči deformácii, keď sa do materiálu vstrekujú ióny lítia a elektróny,“ hovorí Jenelle Fortunatová, prvá autorka štúdie. „Naša hypotéza je, že keďže hydrát oxidu volfrámu môže pred deformáciou pojať viac iónov lítia ako bežný oxid volfrámu, vzniknú dva režimy. Existuje „chladný“ režim, keď vstrekovanie iónov lítia a elektrónov ovplyvňuje optické vlastnosti, ale ešte nedošlo k štrukturálnej zmene, ktorý absorbuje infračervené svetlo. A potom, po tom, ako nastane štrukturálna zmena, existuje „tmavý“ režim, ktorý blokuje viditeľné aj infračervené svetlo“.
Hoci vo vývoji nie je núdza o dynamické okná, nie je často možné získať toľko režimov v jednom systéme. Keď sa tak stane, zvyčajne si vyžadujú objemnejšie nastavenia. V tomto prípade, keďže je potrebný len jeden materiál, by mala byť hrúbka skla a energetické nároky viac-menej rovnaké ako pri bežných volfrámovo-oxidových oknách.
Výskum bol nedávno uverejnený v magazíne ACS Photonics.
