یک گروه تحقیقاتی از دانشگاه صنعتی شاهرود با اعمال لایه‌های نانومتری مختلف با ضخامت بهینه، تلاش کردند تا کارایی شیشه‌های با عملکرد حرارتی بهبود یافته موسوم به شیشه‌های کم گسیل را افزایش داده و هزینه تولید آن‌ها را کاهش دهند.
بهبود عملکرد حرارتی شیشه‌هایی کم‌گسیل با نانوپوشش
در سال‌های اخیر با توجه به افزایش تقاضای شکل‌های مختلف انرژی و استفاده بیش‌ازحد از سوخت‌های فسیلی، استفاده از مواد با کاربرد صرفه‌جویی انرژی موردتوجه بسیاری از محققان قرار گرفته است. از آنجایی که سهم انرژی مصرفی در بخش ساختمان نسبت به دو بخش صنعت و حمل‌ونقل بیشتر است، استفاده از انرژی خورشیدی می‌تواند کمک شایان توجهی در جهت کاهش بودجه انرژی ساختمان‌ها و در نتیجه مصرف جهانی انرژی نماید.
دکتر الهام هراتیان‌نژاد، دانش‌آموخته مقطع دکتری دانشگاه صنعتی شاهرود، انتخاب شیشه‌های کنترل‌کننده انرژی را یکی از راهکارهای اصلی صرفه‌جویی در مصرف انرژی در ساختمان خواند و افزود: «استفاده از شیشه‌های کنترل‌کننده انرژی می‌تواند راه‌حلی برای کاهش مصرف انرژی در جهت رفع نیازهای سرمایشی، گرمایشی و روشنایی‌های مصنوعی ساختمان‌ها به‌شمار آید. این شیشه‌ها از لایه‌های نانومتری با ضخامت‌های متفاوت بهره می‌برند. در این پژوهش تلاش کردیم تا با اعمال کمترین تعداد لایه‌های نانومتری به بالاترین کارایی حرارتی و نوری دست پیدا کنیم.»
وی ادامه داد: «استفاده از کمترین تعداد لایه‌های نانومتری موجب شده تا هزینه ایجاد خلأ و هزینه مواد مورداستفاده در تولید پوشش و در نهایت هزینه تمام‌شده شیشه کاهش چشم‌گیری داشته باشد.»
به گفته این محقق، ضخامت و جنس لایه‌های اعمال‌شده به نحوی است که بیشترین نور مریی و کمترین گرما را از خود عبور می‌دهد. بدین‌صورت می‌توان علاوه بر صرفه‌جویی در مصرف انرژی جهت گرمایش یا سرمایش داخل ساختمان، از حداکثر نور طبیعی در طول روز بهره برد.
در این طرح یک پوشش ساندویچی سه لایه به شکل اکسید روی/نقره/اکسید روی به روش پراکنش با مدت‌زمان‌های پوشش‌دهی ۱۰ تا ۴۵ ثانیه پراکنش نقره و در دمای اتاق، بر روی شیشه اعمال شده و خواص الکتریکی، نوری و حرارتی آن‌ها مورد ارزیابی قرار گرفته است.
هراتیان در خصوص نتایج به‌دست‌آمده در این طرح گفت: «ضخامت مجموع سه لایه اعمال‌شده در حالت بهینه کمتر از ۵۰ نانومتر است که با اعمال ۳۰۰ ثانیه اکسیدروی و ۴۰ ثانیه نقره بر روی شیشه به دست آمده است. این نانوشیشه قادر است ۷۴ درصد از نور مریی را از خود عبور دهد درحالی که تنها ۲۴ درصد از امواج فروسرخ را از خود عبور می‌دهند.»
این پژوهش حاصل همکاری دکتر الهام هراتیان‌نژاد- دانش‌آموخته مقطع دکتری دانشگاه صنعتی شاهرود، دکتر حمید هراتی‌زاده- عضو هیئت‌علمی این دانشگاه و دکتر بهروز محمدکاری – عضو هیئت‌علمی مرکز تحقیقات وزارت راه، مسکن و شهرسازی است. نتایج این کار در مجله Ceramics International با ضریب تأثیر ۳٫۴۵ ( جلد ۴۵، شماره ۸، سال ۲۰۱۹، صفحات ۹۹۵۰ تا ۹۹۵۴) به چاپ رسیده است.
