Keine weitere Vorhänge! Intelligentes Glas blockiert Licht auf Befehl

Große Fenster sorgen für Licht und einen Blick, aber sie nicht immer viel für Energieeffizienz oder Privatsphäre. Das Glas überträgt Wärme nach außen im Winter und es im Inneren im Sommer fallen. Die einzige wirkliche Lösung: Vorhänge oder Jalousien.

Aber jetzt gibt es ein Glas, das ändert, sich chamäleonartig, von undurchsichtig bis transparent und kann für verschiedene Wellenlängen des Lichts angepasst werden. Es könnte Steigerung der Energieeffizienz in Gebäuden mit großen Glasfassaden, Haus-und Wohnungseigentümer von der Arbeit der Kommissionierung Fensterbehandlungen zu befreien.

Das Glas ist die Idee der Wissenschaftler am Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) in Kalifornien und der Autonomen Universität Barcelona. Es ist aus Niobat, eine Verbindung, bestehend aus dem Element Niob und Sauerstoff. Die Zutaten vermischt mit nanometergroßen Kristalle von Indium-Zinn-Oxid oder ITO, die in Touchscreens verwendet wird, um zu registrieren, wenn ein Finger das Display berührt. Die Wissenschaftler Experimente erscheinen online in der 14. August-Ausgabe der Zeitschrift Nature. [7 coole Technologien von der Natur inspiriert]

Das resultierende Material ist ein Glas genannt, weil es die charakteristische Struktur des Glases hat: die Moleküle sind alle durcheinander herum, ohne ein klares Muster, wie in einer Flüssigkeit. Aber im Gegensatz zu einer Flüssigkeit Glas fließt nicht. Gewöhnliches Fensterglas besteht aus Siliciumdioxid vermischt mit anderen Chemikalien, wie z. B. Natrium-Oxid (Na₂O), Magnesia (MgO), Kalk (CaO) und Aluminiumoxid (Al₂O₃), die ihm zusätzliche Kraft verleihen.

Um ihren smart Glas zu machen, die Forscher Niobat in Wasser aufgelöst, dann die Nanokristalle von Indium-Zinn-Oxid hinzugefügt. ITO, bilden kleine Cluster mit Niobat Molekülen verbunden. "Die Kunst machte die Nanokristalle", sagte Delia J. Milliron, ein Materialwissenschaftler am LBNL, der die Studie leitete. Ansonsten ist Millironsaid, die Chemie, relativ einfach, und alles bei Raumtemperatur.

Die Forscher dann lassen Sie die Lösung beim Erhitzen, verdunsten die Niobat-ITO-Mischung in eine amorphe Festkörper verwandelt – ein Glas – umgeben von Nanokristallen in Niobat abgedeckt.

Wissenschaftler setzen Sie als nächstes die Niobat Glasebene oben auf eine Elektrode und dann eine Schicht eines flüssigen Elektrolyten, Glas, gefolgt von einer zweiten Elektrode aufgenommen. Wenn Forscher eine Spannung zwischen den Elektroden angelegt, verändert das Glas seine Transparenz. Bei 4 Volt das Glas war völlig transparent, aber bei 2,3 Volt blockiert es nah-Infrarot-Licht. Und mit 1,5 Volt, blockiert es sichtbar und Nah-Infrarot-Licht.

Dies funktioniert, weil die elektrischen Ladungen die Struktur der Nanokristalle ändern, so dass sie bestimmte Wellenlängen zu blockieren.

In realen Anwendungen, smart Glas wäre ein Mikrometer dicke Schicht auf einem normalen Fenster platziert, aber gibt es noch Arbeit zu tun, um das smart machen Glas ein Fixpunkt im Gebäude.

Für eine Sache, wird das Elektrolyt wahrscheinlich müssen eine solide zu sein. Das Team haben auch ein gutes Material für die Elektroden zu finden — im Experiment sie Lithium für eine Elektrode benutzt, aber das ist nicht praktisch oder für große Scheiben sicher.

Trotzdem ist die Tür (oder Fenster) jetzt offen für Materialien, die in Reaktion auf Befehle, hergestellt in einer Weise, die exotische Fertigungstechniken erfordern nicht ändern.

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