به گزارش ایسنا به نقل از نیو اطلس، پنجره ها یک نیاز اساسی برای ورود نور و گرما هستند، ولی شما همیشه هر دو را همزمان نمی خواهید. اکنون مهندسان دانشگاه ایالتی نورث کارولینا (NCSU) ماده جدیدی ابداع کرده اند که به پنجره ها اجازه می دهد به راحتی بین سه حالت جابه جا شوند.
این پنجره های پویای جدید میتوانند بین حالت شفاف معمولی که نور و گرما را از خود عبور می دهد، حالتی که گرما را مسدود می کند اما نور را عبور می دهد و حالت رنگی که مقداری نور را عبور می دهد ولی گرما را مسدود می کند، تغییر کند.
این پنجره ها برای کاربران در تمام فصول مناسب هستند و نیازهای آن ها را برآورده می کنند.
ماده کلیدی در این پنجره ها، ماده ای به نام «اکسید تنگستن» است که اغلب در پنجره های پویا که بر اساس اصل الکتروکرومیسم کار می کنند، ظاهر می شود. زمانی که یک سیگنال الکتریکی را اعمال می کنید، اکسید تنگستن که بطور معمول شفاف است، تیره تر می شود و نور را مسدود می کند.
اکنون در این مطالعه جدید، پژوهشگران ترفند جدیدی را کشف کرده اند. آن ها دریافتند که اضافه کردن آب به این ماده، آنرا به هیدرات اکسید تنگستن تبدیل می کند و زمانی که از آن در پنجره های الکتروکرومیک استفاده می شود، تنظیمات اضافی به آن می دهد.
این ترکیب وقتی که خاموش است، نسبت به نور و گرما بی تفاوت باقی می ماند که برای روزهای سرد زمستانی که به هر دو نیاز است، ایده آل است. ولی هنگامی که مقداری الکترون و یون لیتیوم به این ماده تزریق می شود، ابتدا در حالتی قرار می گیرد که در آن نور فروسرخ (که به صورت گرما احساس می شود) را مسدود می کند، در حالی که برای طول موج های نور قابل مشاهده شفاف باقی می ماند.
در نهایت، با عبور الکترون های بیشتری از این ماده، به حالت تاریک درمی آید که در آن هم نور مرئی و هم طیف فروسرخ را مسدود می کند که برای تابستان مناسب است.
اینکه دقیقاً چرا هیدرات اکسید تنگستن این چنین عمل می کند، نامشخص است، اما دانشمندان یک فرضیه دارند.
جنل فورتوناتو نویسنده ارشد این مطالعه می گوید:وجود آب در این ساختار بلوری باعث می شود که چگالی کمتری داشته باشد، بنابراین در برابر تغییر شکل، هنگامی که یون های لیتیوم و الکترون ها به مواد تزریق میشوند، مقاوم تر است.
او ادامه داد: فرضیه ما این است که چون هیدرات اکسید تنگستن می تواند یون های لیتیوم بیشتری نسبت به اکسید تنگستن معمولی قبل از تغییر شکل در خود جای دهد، دو حالت دریافت می کنید. حالت «خنک» یعنی زمانی که تزریق یون های لیتیوم و الکترون ها بر خواص نوری تأثیر می گذارند، ولی تغییر ساختاری هنوز رخ نداده است که نور فروسرخ را جذب می کند و سپس، پس از ایجاد تغییر ساختاری، یک حالت تاریک وجود دارد که هم نور مرئی و هم نور فروسرخ را مسدود می کند.
در حالی که هیچ کمبودی در پنجره های پویای در حال توسعه وجود ندارد، شما اغلب این تعداد حالت را در یک سیستم دریافت نمی کنید. ولی اکنون با این ابتکار جدید و از آنجایی که فقط یک ماده مورد نیاز است، ضخامت شیشه و انرژی مورد نیاز افزایش نمی یابد و می توان این پنجره های جدید را مانند پنجره های معمولی دارای اکسید تنگستن ساخت.
دلیا میلیرون از پژوهشگران این مطالعه نیز می گوید: کشف کنترل نور دو مسیره (فروسرخ و مرئی) در یک ماده واحد میتواند توسعه محصولات تجاری با ویژگی های پیشرفته را تسریع کند.
این پژوهش در مجله ACS Photonics منتشر شده است.
- 9
- 3
