หน้าต่างใหม่สู่กระจก ‘อัจฉริยะ’

แก้วมีอยู่ทั่วไปในชีวิตประจำวัน เนื่องจากมีความโปร่งใสสูง เสถียร และทนทาน จึงเป็นวัสดุที่สำคัญสำหรับการใช้งานมากมาย ตั้งแต่หน้าต่างธรรมดาไปจนถึงหน้าจอสัมผัสบนอุปกรณ์ล่าสุดของเรา ไปจนถึงส่วนประกอบโทนิคสำหรับเซ็นเซอร์ไฮเทคแก้วส่วนใหญ่ทำจากซิลิกา มะนาว และโซดา แต่เป็นเวลาหลายศตวรรษที่มีการเพิ่มส่วนผสมเพิ่มเติมลงในแก้วเพื่อให้คุณสมบัติต่างๆ เช่น สีและการทนความร้อน และนักวิจัยยังคงทำงานเกี่ยวกับกระจก โดยพยายามเพิ่มฟังก์ชันการใช้งานและปรับปรุง

ประสิทธิภาพสำหรับงานเฉพาะ สร้างกระจกไฮเทคมากขึ้น 

และสิ่งที่เรียกว่ากระจก “อัจฉริยะ”วัสดุที่ชาญฉลาดนั้นไม่ง่ายที่จะนิยาม แต่โดยรวมแล้วได้รับการออกแบบมาให้ตอบสนองต่อสิ่งเร้าภายนอกในลักษณะเฉพาะ ในแง่ของกระจก แอปพลิเคชั่นที่ “ฉลาด” ที่ชัดเจนที่สุดคือสำหรับหน้าต่าง โดยเฉพาะการควบคุมปริมาณแสงที่ผ่านกระจก ด้วยวิธีนี้ เราจึงสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานของอาคารใดๆ ได้: ลดความร้อนในฤดูร้อน ในขณะที่รักษาความอบอุ่นในสภาพอากาศที่เย็นกว่า

แรงดันไฟฟ้าของหน้าต่าง

สีหรือความทึบของแก้วอัจฉริยะบางชนิดสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยใช้แรงดันไฟฟ้ากับวัสดุ ซึ่งจะเป็นการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางแสงบางอย่าง เช่น การดูดกลืนแสงและการสะท้อนแสง ในลักษณะที่ย้อนกลับได้ หน้าต่างอัจฉริยะแบบ “อิเล็กโทรโครมิก” ดังกล่าวสามารถควบคุมการส่งผ่านของความถี่แสงบางช่วง เช่น อัลตราไวโอเลตหรืออินฟราเรดได้ตามต้องการ หรือแม้กระทั่งบล็อกแสงทั้งหมด การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีนี้เป็นที่นิยมไม่เพียง แต่ในอาคารเท่านั้น แต่ยังรวมถึงจอแสดงผลอิเล็กทรอนิกส์และกระจกรถยนต์ที่ย้อมสีด้วย

แท้จริงแล้ว กระจกอิเล็กโทรโครมิกล้ำหน้ากว่าเทคโนโลยีอื่นๆ ในสาขานี้ และได้ถูกนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์แล้ว แต่ถึงแม้จะทำงานได้ดี แต่ก็มีข้อเสียที่ชัดเจน ค่อนข้างซับซ้อนและมีราคาแพง และการดัดแปลงให้เข้ากับอาคารเก่าโดยทั่วไปจำเป็นต้องติดตั้งหน้าต่าง กรอบหน้าต่าง และการเชื่อมต่อไฟฟ้าใหม่ พวกเขายังไม่อัตโนมัติ – คุณต้องเปิดและปิด

เพื่อแก้ไขปัญหาเหล่านี้ นักวิจัยกำลังทำงานเกี่ยวกับหน้าต่าง

เทอร์โมโครมิก ซึ่งเกิดจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิแทนแรงดันไฟฟ้า จุดเด่นประการหนึ่งคือพวกมันเป็นแบบพาสซีฟ เมื่อติดตั้งแล้ว คุณสมบัติของพวกมันจะเปลี่ยนไปตามอุณหภูมิโดยรอบ โดยไม่จำเป็นต้องป้อนข้อมูลจากมนุษย์ วิธีที่โดดเด่นในการสร้างหน้าต่างเทอร์โมโครมิกคือการเคลือบวานาเดียมไดออกไซด์กับกระจก ( Joule 10.1016/j.joule.2018.06.018 ) แต่วัสดุอื่นๆ เช่น เพอรอฟสเกตก็สามารถใช้ได้เช่นกัน ( J. App. Energy 254 113690 ) วัสดุเหล่านี้ผ่านการเปลี่ยนสถานะ ซึ่งจะมีความโปร่งใสมากหรือน้อยตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ซึ่งเป็นเอฟเฟกต์ที่สามารถปรับให้เข้ากับสภาวะต่างๆ ได้

แม้ว่าวาเนเดียมไดออกไซด์จะมีประโยชน์มากมายสำหรับหน้าต่างอัจฉริยะ แต่ก็มีอุปสรรคที่ต้องเอาชนะ เนื่องจากการดูดกลืนที่รุนแรง วาเนเดียมไดออกไซด์จึงสร้างโทนสีเหลืองอมน้ำตาลที่ไม่พึงประสงค์ และจำเป็นต้องมีการดำเนินการเพิ่มเติมเพื่อรักษาเสถียรภาพของสิ่งแวดล้อม ( Adv. Manuf.  6  1 ) การทบทวนล่าสุดยังชี้ให้เห็นว่าแม้ว่าเทคโนโลยีเหล่านี้จะช่วยประหยัดพลังงานได้มาก แต่ก็จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับการใช้งานและผลกระทบในสภาพแวดล้อมจริง ตัวอย่างเช่น ประสิทธิภาพการใช้พลังงานของหน้าต่างเทอร์โมโครมิกพบว่าแตกต่างกันมากระหว่างเมืองต่างๆ ที่ใช้ฟิล์มประเภทเดียวกัน แต่จะน้อยกว่ามากระหว่างฟิล์มประเภทต่างๆ ที่ใช้ในเมืองเดียวกัน ( J. App. Energy 255 113522 )

แต่กระจกไฮเทคไม่ได้จบลงด้วยหน้าต่างอัจฉริยะ นักวิจัยพบว่าหากเพิ่มโลหะที่ผิดปกติลงในกระจก จะสามารถช่วยปกป้องแผงเซลล์แสงอาทิตย์และทำให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น (ดูกรอบ: การปรับปรุงกระจกครอบแผงโซลาร์เซลล์) ในขณะเดียวกัน แก้วที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพสามารถช่วยเราปลูกกระดูกและเนื้อเยื่ออื่นๆ ได้ (ดูกล่อง: การตรึงกระดูกและเนื้อเยื่ออื่นๆ) ในขณะที่กระบวนการแกะสลักแบบใหม่อาจช่วยให้เราเพิ่มฟังก์ชันหลายอย่างให้กับกระจกโดยไม่ต้องเคลือบพื้นผิว (ดูที่กล่อง: ป้องกันแสงสะท้อน , ทำความสะอาดตัวเองและต้านเชื้อแบคทีเรีย). และแม้ว่าจะไม่ใช่แว่นสายตาแบบดั้งเดิม แต่วัสดุเปลี่ยนเฟสแบบใหม่สามารถช่วยสร้างระบบออปติคอลที่เบาและกะทัดรัดมากขึ้น (ดูกรอบ: การควบคุมแสงแบบไม่ใช้กลไก) ในที่สุด วันหนึ่งแก้วอาจสามารถรักษาตัวเองได้ (ดูกรอบ: แก้วอมตะ)

เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>> เก้าเกออนไลน์ ได้เงินจริง