Tyrėjai pademonstravo langus, kurie iš šviesai pralaidžių tampa ją atspindinčiais, paprasčiausiai į juos įpilus skysčio.
Tokus „persijungiančius“ langus yra nesunku pagaminti, ir ateityje jie gali padėti pagerinti pastatų energetinį efektyvumą, pavyzdžiui, stogo plokščių, padedančių namams neįkaisti vasarą ir labiau įšilti žiemą, gamybai.
Nors jau gaminamas stiklas, kuris pakeičia savo laidumą šviesai, paveiktas elektros įtampa, jis yra brangus – kvadratinis metras gali kainuoti iki tūkstančio JAV dolerių. Tai gerokai stabdo jo platesnį pritaikymą.
„Tikimės, kad mūsų stiklas kainuos bent dešimt kartų pigiau, nes jis gali būti gaminamas naudojant tas pačias technologijas, kaip daugelis plastikinių detalių ir nereikalauja brangių elektrooptikos komponentų“, teigia Keitas Gusenas (Keith Goossen), šios tyrimų grupės vadovas.
Naujajame lange, plastiko kameroje, yra plastikinis skydelis, kuris pagamintas taip, kad būtų šviesą atspindintis, ir tik viena kryptimi – ta, iš kurios šviesa atėjo, kaip dviračio atšvaitas.
„Nors turėjome sukurti naujus būdus, kaip pagaminti tokius plastikinius paviršius trimačio spausdinimo technologijomis ir sukurti nebrangius skysčius, kurių šviesos lūžio rodikliai atitiktų šių plastikų, didžiausia inovacija yra ta, kad mes pademonstravome, kad tokia paprasta ir seniai žinoma savybė, kaip dviejų aplinkų sutampantis šviesos lūžio rodiklis gali būti panaudota gaminti praktiškai pritaikomus langus, kurių šviesos pralaidumas keistųsi“, sakė Keitas Gusenas.
Vienas iš perspektyvių naujų langų panaudojimo būdų – automobiliuose, kuriuose galima būtų pakeisti stiklo būseną iš pralaidžios į atspindinčią, kai jie stovi karštoje saulėje.
Tamsintas stiklas nėra geras sprendimas – nors jis ir praleidžia mažiau šviesos, tačiau ir pats įkaista, be to, vairuojant prarandama dalis naudingos stiklo savybės -matomas vaizdas yra tamsesnis. Naujasis langas visiškai atspindėtų šviesą ir neįkaistų.
Tai, kad toks stiklas šviesą atspindinti ta pačia kryptimi, iš kurios ji ateina, reiškia, kad, pavyzdžiui, naudojant tokius langus dangoraižiuose, šviesa būtų nukreipta atgal Saulės kryptimi, ir nei pastatas, nei jo aplinka nekaistų.
Tyrėjai taip pat teigia, kad tokie plastikiniai skydai gali būti naudojami kaip nebrangi stogo medžiaga, mažinanti pastatų šildymo ir aušinimo išlaidas. Šviesios stogo dangos sumažina aušinimo išlaidas, atspindėdamos Saulės šviesą, tačiau žiemą jos nesugeria ir dėl to padidėja šildymo kaštai.
„Persijungiančio“ laidumo stogo skydai leistų atspindėti šviesą vasarą, o ją praleisti žiemą.
Nors prototipe buvo naudojamas metilo salicilatas, užšąlantis prie -9 C, galima sukurti ir langus, kuriuose būtų naudojamas ir šalčiui atsparesni skysčiai.
Norėdami sukurti tokus „perjungiamus“ langus, tyrėjai naudojo 3D spausdinimo technologijas, norėdami pagaminti plastikines plokštes su kartotinėmis skirtingo dydžio šviesą atspindinčiomis struktūromis.
Jei nebūtų trimačio spausdinimo, tyrimai taptų pakankamai brangiais ir lėtesniais – kiekvienai paviršiaus struktūrai reiktų gaminti liejimo formą, o tai gana brangu. Dabar, eksperimentiškai išbandžius optines įvairių struktūrų savybes, komercinei gamybai pradėti galima gaminti vieną liejimo formą.
Tyrėjai, siekdami įrodyti, kad technologija gali būti naudinga ir kitose srityse, pagamino „persijungiančias“ biuro duris, kurios tampa nepermatomomis, jei viduje esantys žmonės to nori – tai yra veikia kaip žaliuzės.
Daniel Wolfe et al, Evaluation of 3D printed optofluidic smart glass prototypes, Optics Express (2017). DOI: 10.1364/OE.26.000A85
Daugiau:
Išmanusis stiklas, galintis pakeisti spalvą ir gaminti elektrą
Savaime susirenkančių nanodalelių masyvai gali būti valdomi ir visiškai praleisti arba atspindėti šviesą
Lietuvos mokslininkai aiškinasi, ar modernūs langai apsaugo nuo mikrobangų poveikio
Paviršius su mikroplaukeliais, valdomais magnetiniu lauku
Išmaniosios automobilių šviesos, neakinančios vairuotojų
Energiją taupantys šviesos diodų šviestuvai didina šviesos taršą