پنجره‌ای با سپر نقره‌ای برای دفع گرمای خورشید
- پژوهشگران چینی پنجره‌ای هوشمند با لایه‌ی بازتاب‌دهنده‌ی نقره ساخته‌اند که با ولتاژ کم مات می‌شود و با معکوس کردن ولتاژ شفاف می‌شود.
- در یک طرح آزمایش‌شده، عبور نور قابل‌مشاهده از حدود ۴۴ درصد به کمتر از پنج درصد رسید و بازتاب فروسرخ نزدیک از تقریبا ۵۴ به ۸۳ درصد افزایش یافت.
- این یک نمونه‌ی آزمایشگاهی است و زمان یا قیمت عرضه‌ی تجاری آن اعلام نشده است.
به گزارش به‌روزترین‌ها، دانشمندان چینی یک پنجره هوشمند ابداع کرده‌اند که با ایجاد سپری از جنس نقره تلاش می‌کند گرمای نور خورشید را بیرون نگه دارد.
چالش پنجره‌ی ایده‌آل
یک پنجره می‌تواند نور روز را خوب عبور دهد، اما گرمای ناخواسته را هم وارد کند و سیستم‌های تهویه مطبوع را تحت فشار بگذارد. تیره کردن شیشه به کنترل تابش خیره‌کننده کمک می‌کند، اما جذب نور خورشید به گرم شدن آن منجر می‌شود. یک پنجره‌ی ایده‌آل، جلوی گرمای ورودی بیشتر را می‌گیرد و در عین حال اجازه می‌دهد گرمای به دام افتاده فرار کند.
پژوهشگران «آکادمی علوم چین» (CAS)، «دانشگاه جنگلداری شمال شرقی» (NEFU) و موسسات همکار، برای پاسخ به این چالش، یک پنجره هوشمند رنگارنگ با یک لایه بازتاب‌دهنده از جنس نقره ابداع کرده‌اند که با اعمال ولتاژ فعال می‌شود. این لایه، یک شیشه رنگی و شفاف را مات می‌کند و سایه و حریم خصوصی به وجود می‌آورد. یک پوشش بیرونی جداگانه به پنجره کمک می‌کند تا گرما را به بیرون ساختمان براند.
بیشتر بخوانید: باتری خانگی ۵ کیلووات‌ساعتی انکر؛ ۴۸ ساعت برق اضطراری
چهار لایه‌ی نازک با دو کارکرد مکمل
این طراحی دو کارکرد مکمل را بر عهده دارد: بازتاب نور خورشید ورودی و دفع گرما از طریق تابش فروسرخ. لایه‌های بسیار نازک این پنجره حتی در حالت شفاف، بخش قابل‌توجهی از نور خورشید در محدوده فروسرخ نزدیک را بازتاب می‌دهند؛ بخشی که موجب افزایش گرما می‌شود، اما روشنایی قابل‌مشاهده ایجاد نمی‌کند. یک پوشش سیلیکونی در سطح بیرونی شیشه نیز امکان می‌دهد گرمای موجود در طول‌موج‌های بلندتر فروسرخ به جو منتقل شود.
اعمال ولتاژ کم، نقره را از ژل روی سطح داخلی رسوب می‌دهد. این لایه‌ی موقت، بازتاب نور خورشید را افزایش می‌دهد و شیشه را مات می‌کند. معکوس کردن ولتاژ، نقره‌ی رسوب‌شده را از بین می‌برد و شفافیت را بازمی‌گرداند.
نتایج آزمایش‌ها
در آزمایش‌های فضای باز، سازه‌های کوچکی که با نمونه اولیه پنجره پوشانده شده بودند، از سازه‌های پوشیده‌شده با شیشه کوارتز یا سایر پنجره‌های هوشمند تجاری خنک‌تر ماندند.
| شاخص | حالت شفاف | حالت مات (نقره رسوب‌شده) |
|---|---|---|
| میانگین عبور نور قابل‌مشاهده | حدود ۴۴ درصد | کمتر از ۵ درصد |
| بازتاب فروسرخ نزدیک | تقریبا ۵۴ درصد | ۸۳ درصد |
این ارقام مربوط به یکی از طرح‌های آزمایش‌شده است. پوشش ساطع‌کننده‌ی گرما در هر دو حالت به عملکرد خود ادامه داد.
رنگ پنجره از کجا می‌آید؟
ساختار لایه‌ای نیز به پنجره رنگ می‌دهد. امواج نور هنگام تعامل با لایه‌های نازک، یکدیگر را تقویت یا خنثی می‌کنند و برخی رنگ‌ها را نسبت به بقیه ترجیح می‌دهند. تغییر ضخامت لایه‌ها در طول ساخت، نمونه‌هایی با رنگ‌های زرد روشن، فیروزه‌ای کم‌رنگ، خاکستری-بنفش و قرمز تولید کرد. تغییر لایه نقره نیز ظاهر بازتاب‌شده را تغییر داد.
این قابلیت انطباق، امکان انتخاب رنگ‌های متنوعی را در اختیار طراحان قرار می‌دهد؛ هرچند این بدان معنا نیست که یک پنل واحد بتواند بنا به دستور، هر رنگی را نمایش دهد. این پژوهش در مجله «Nano Letters» به چاپ رسید.
بیشتر بخوانید: سهم جست‌وجوی چت‌جی‌پی‌تی به یک‌پنجم گوگل رسید
نکته‌ی تحلیلی: اعداد بالا مربوط به یک طرح آزمایشگاهی و سازه‌های کوچک در آزمایش فضای باز است؛ منبع درباره‌ی هزینه، دوام در چندین هزار بار مات و شفاف شدن یا ساخت در ابعاد واقعی پنجره ساختمان چیزی نگفته است. بنابراین نمی‌توان از این نتایج صرفا درباره‌ی صرفه‌جویی انرژی در ساختمان واقعی نتیجه گرفت.
پرسش‌های پرتکرار
پنجره‌ی هوشمند نقره‌ای چگونه کار می‌کند؟
با اعمال ولتاژ کم، نقره از ژل روی سطح داخلی شیشه رسوب می‌کند، نور خورشید را بازتاب می‌دهد و شیشه مات می‌شود. معکوس کردن ولتاژ، نقره را از بین می‌برد و شیشه شفاف می‌شود.
پوشش بیرونی شیشه چه نقشی دارد؟
یک پوشش سیلیکونی گرمای طول‌موج‌های بلندتر فروسرخ را به جو منتقل می‌کند و در هر دو حالت مات و شفاف کار می‌کند.
آیا این پنجره به بازار آمده است؟
خبری از عرضه‌ی تجاری آن منتشر نشده؛ نمونه اولیه‌ی آزمایشگاهی است.
