ساخت پنجره‌های بسیار هوشمند با نانوبلورهای معدنی

پژوهشگران آزمایشگاه ملی لورنس برکلی موفق به طراحی ماده جدیدی شدند که می‌تواند هوشمندی پنجره‌های هوشمند را افزایش دهد. این ماده پوششی از نانوبلورها بوده که درون شیشه قرار داده شده است، با این ماده می‌توان مقدار نور عبوری از شیشه را کنترل کرد. پنجره‌های ساخته شده با این ماده می‌تواند نور مرئی و مادون قرمز را که مسئول ایجاد گرما هستند کنترل کند با این کار مصرف انرژی بهینه می‌شود.

دلیا میلیرون از محققان این پروژه می‌گوید در آمریکا یک چهارم از تمام انرژی صرف روشنایی، گرم و سرد کردن می‌شود. بنابراین در صورت استفاده از این پوشش جدید جهش قابل ملاحظه در کاهش مصرف انرژی ایجاد خواهد شد.

نتایج این پژوهش در قالب مقاله‌ای تحت عنوان Tunable near-infrared and visible light transmittance in nanocrystal-in-glass composites در نشریه Nature به چاپ رسیده است. در این مقاله جزئیات ساخت پوششی که قادر به بلوک کردن بخش تولید کننده گرما در طیف نور خورشید، آمده است. این پژوهش که موفق به کسب جایزه R&D 100 Award در سال ۲۰۱۳ شده هنوز در مراحل ابتدایی تجاری‌سازی است.

این پوشش به صورت هوشمند بخشی از مادون قرمز نزدیک را جذب می‌کند با این که نور به اندازه کافی داخل آپارتمان خواهد شد گرمای کمتری درون خانه ایجاد شود. بنابراین انرژی کمتری صرف خنک کردن شده و نیاز به روشن کردن لامپ برای افزایش روشنایی داخلی نیست.

در این فناوری از نانوبلورهای اکسید قلع تیتانیم درون ماتریکس اکسید نیوبیوم استفاده شده است. این گروه تحقیقاتی دریافتند که کامپوزیت حاوی نانوبلورها می‌توانند به صورت لایه نازکی درآمده و اثرات امواج الکترومغناطیس را کنترل کنند با این کار مصرف پوشش به حداقل رسیده بدون این که عملکرد فیلترکردن پرتوها مختل شود.

مسئله مهم در این ساختار نحوه اتصال اتم‌ها به هم است به طوری که نانوبلورها به شکلی آرایش یافته‌اند که فضایی درون این ساختار ایجاد می‌شود. این فضا به بارها اجازه ورود و خروج می‌دهد.

علاوه بر استفاده در پنجره‌های هوشمند، از این یافته می‌توان در باتری‌ها نیز استفاده کرد. محققان این پروژه می‌گویند ما نشان دادیم که با ترکیب دو ماده متفاوت می‌توان ماده‌ای جدید با کاربردهای کاملا منحصر به فرد تولید کرد.