Умные окна, разработанные инженерами Стэнфордского университета и описанные в исследовании, опубликованном 9 августа в журнале Joule, основаны на совершенно ином принципе по сравнению с существующими альтернативами, известными как динамические окна. В новом подходе используется полимерный гель, содержащий ионы металлов, нанесенный поверх прозрачного электрода. Когда напряжение приложено, ионы металла покрывают электроды, блокируя все длины волны света. После подачи противоположного напряжения окна снова становятся прозрачными.
Новый подход предлагает несколько преимуществ по сравнению с существующими технологиями электрохромного окна, сказал Майкл МакГи, профессор материаловедения и инженерии в Стэнфордском университете, который руководил исследованиями.
«Многие люди хотели бы иметь динамически окрашенные окна, и я не думаю, что они спешат покупать доступные продукты, отчасти потому, что это слишком дорого», - сказал МакГи в интервью Live Science. «Доступные электрохромные окна имеют пару микрон относительно дорогого электрохромного материала. Процесс укладки этого материала довольно дорогой».
МакГи добавил, что процесс, разработанный его командой, который включает в себя введение раствора полимера в стекло, по своей природе менее дорог и может проложить путь для более широкого использования тонирующих окон, особенно в строительстве.
Технология, по словам МакГи, до сих пор используется в основном в самолетах и автомобилях. Например, Boeing установил тонирующие окна в свой флагманский авиалайнер 787 Dreamliner. Некоторые производители автомобилей класса люкс также используют электрохромные материалы для изготовления зеркал заднего вида. Но при более низких затратах использование этого типа технологий может расширяться, считают исследователи.
«Их можно использовать в окнах всех видов зданий, домов, более крупных коммерческих зданий», - добавил Макги. «Мы разговаривали с автомобильными компаниями, и они очень заинтересованы в том, чтобы они были в люке на крыше или в задних окнах. Очки - это увлекательное приложение, особенно для людей, которые все время носят очки и нуждаются в рецептурных линзах».
В зданиях тонировка окон может помочь сократить расходы на отопление и охлаждение до 20 процентов, позволяя людям регулировать количество света, попадающего в комнату, сказал МакГи.
В дополнение к полностью прозрачным или полностью темным режимам окна могут быть частично окрашены, отфильтровывая только немного света, сказал МакГи. Люди внутри комнаты все еще могли бы видеть снаружи, как если бы они были в солнечных очках.
«Вы можете заблокировать 90 процентов света, чтобы уменьшить блики, но вы можете видеть, что там,» сказал Мак-Ги. «Это не то же самое, что если у вас есть жалюзи или самолет - когда вы опускаете пластик, ваш взгляд полностью исчезает».
МакГи сказал, что по сравнению с более ранними технологиями, новые динамические окна более долговечны благодаря использованию металла, который не ухудшается из-за воздействия солнца. Во время эксперимента исследователи включали и выключали окна не менее 5500 раз и не видели изменений в пропускании света.
По словам исследователей, окна также одинаково отфильтровывают все длины волн, включая синие, которые более ранние технологии пропускают в изобилии.
«Некоторые другие окна выглядят синими, а люди внутри выглядят синими, поскольку пропускают больше синего света, чем другие длины волн», - сказал МакГи.
До сих пор исследователи создали небольшие прототипы размером 10 квадратных дюймов (25 квадратных сантиметров)., но сказал, что они уже ведут переговоры с производителями, которые могут помочь им расширить масштабы технологии.
