Smart Window (умно стъкло), или какво представляват прозорците на бъдещето

Стъклото служи вярно на човечеството вече повече от 5000 години, а неотдавна учените създадоха нова нанотехнология за производството на динамично стъкло с композиционен състав, която би могла да изиграе ключова роля за минимизирането на разходите за електричество и вредата от въглеродните емисии – два от най-сериозните проблеми, пред които сме изправени в началото на XXI век . Основното предназначение на т.нар. смартглас (умно стъкло) е да бъде използван в направата на прозорци, които ще позволяват на хората да контролират преминаването на топлината и светлината независимо една от друга.

Подобни видове стъкло вече се използват в някои промишлени сектори, като например в строителната и автомобилната индустрия, но за строго специфични цели. Във високоскоростните влакове модел ICE 3 например, купетата са отделени от локомотива с електрохромови стъклени панели. Новият вид смартглас, за който става дума в тази статия, е разработка на инженери от Калифорния и Испания и би могъл да промени из основи функционалността на сградите и жилищата, в които живеем и работим. Но което е по-важното – да реши проблема със свръхконсумацията на електричество и замърсяването на планетата с въглероден двуокис.

Програмиране на стъклото

През 2013 година екип от учени към "Berkeley National Laboratory" в Калифорния, ръководен от химика Делия Милирон, създаде първия по рода си прозорец с многослойно стъкло, изработено чрез нанокристална технология, който може да бъде "програмиран" с едно превключване на различни режими, така че да пропуска светлина, но не и топлина, топлина, но не и светлина, или да не пропуска нито светлина, нито топлина.

Наречен Universal Smart Window, това е първият по рода си прозорец, който позволява блокирането и съответно пропускането (отвън навътре) на топлина и светлина независимо едно от друго. Досега технологията даваше възможност за блокиране проникването на топлина през прозореца, но това винаги бе свързано със затъмняването му.

Как функционира "умното стъкло"?

Революционният смартглас има композиционен състав, в който влизат два напълно различни един от друг и същевременно високопроводими, взаимодействащи си по специфичен начин материала – нанокристали на индиево-калаен оксид и стъклена матрица от ниобиен оксид. Когато бъде използван като покритие (тънък филм върху стъклото), индиево-калаеният оксид отразява инфрачервените лъчи, които причиняват затоплянето на въздуха, като на допуска навлизането на топлина вътре в помещението.

Посредством превключвател през стъклото преминава кратък електрически ток, който променя химическата природа на двата материала и променя ориентацията на техните молекули. Така се активират техните свойства за термо и/или светлозащита, а независимият контрол на тези свойства е възможен поради факта, че всеки материал реагира на различен волтаж.

Създателите на "Universal Smart Window" са уверени, че откритието им ще изиграе фундаментална роля в извеждането на тази индустрия на следващо ниво, както и че ще се превърне в основен компонент в изграждането на интелигентни градски инфраструктури. В това вярват и експертите от "Siemens" – компания със 150-годишни традиции в стъкларската индустрия и редица открития, довели до качествени промени в начина на живот на хората.

Експертите от министерството на енергетиката на САЩ са изчислили, че прозорците поглъщат около 30% от енергийните разходи в строителството на сгради. Смята се, че чрез енергоефективни прозорци, каквито са и динамичните, "умни" прозорци на "Berkeley National Laboratory", в дългосрочен план потребителите ще могат да възвърнат до 70% от инвестициите, които са направили.