Smart glas ( eng. smart vindue , navnene bruges også: "smart glas", "elektrokromisk glas", "glas med skiftende egenskaber") er en sammensætning af lag af glas og forskellige kemiske materialer, der bruges i arkitektur og fremstilling til fremstillingen af gennemskinnelige strukturer ( vinduer , skillevægge, døre osv.), ændring af dens optiske egenskaber (opalescens ( dis ), lystransmissionskoefficient, varmeabsorptionskoefficient osv.), når ydre forhold ændrer sig, for eksempel belysning , temperatur eller når en elektrisk spænding påføres .
Forskellige typer glaskompositter er baseret på fotokemiske fænomener forbundet med en ændring i transmissionsegenskaber, når ydre forhold ændres: ændringer i lysflux ( fotokromisme ), temperatur ( termokromisme ), elektrisk spænding ( elektrokromisme ).
Nogle flydende krystal- enheder ( LCD ) kan, når de er i termotropisk tilstand, ændre mængden af transmitteret lys, når temperaturen stiger. Wolfram med tilsætning af vanadiumdioxid VO 2 reflekterer infrarød stråling, når temperaturen stiger over 29 ° C, hvilket blokerer for solstråling gennem vinduet ved høje udendørstemperaturer.
Disse typer af ruder kan ikke kontrolleres. Elektrisk styrede smarte glasvinduer kan også ændre egenskaber afhængigt af eksterne forhold ( lysintensitet eller temperatur) ved hjælp af passende sensorer , såsom et termometer eller fotosensorer.
Smarte briller omfatter også selvrensende eller automatisk åbnende (eller automatisk lukning ) vinduer til ventilation, for eksempel efter tid eller ved et signal fra en regnsensor . Nogle gange omfatter disse specifikke ruder, såsom projektionsglas (baseret på diffuse eller lignende teknologier), lydglas (hvor hele glassets overflade er en højttaler, som giver dig mulighed for at fylde rummet med ensartet lyd), berøringsglas (svarende at røre ved hånden eller en speciel pointer) og elektrisk opvarmet glas (opvarmning sker jævnt over hele området - ikke at forveksle med bilindustrien, hvor der anvendes trådformede varmeelementer).
De vigtigste teknologier inden for smart glas:
Smart glas giver dig mulighed for at reducere varmetab, reducere omkostningerne til aircondition og belysning , tjene som et alternativ til persienner og mekaniske skyggeskærme, gardiner. I en gennemsigtig tilstand transmitterer flydende krystal eller elektrokemisk smart glas ikke ultraviolet stråling ; partikelformigt smart glas kræver brug af specielle belægninger for at blokere ultraviolet lys.
De største ulemper ved smart glas er relativt høje omkostninger, behovet for at bruge elektrisk spænding, hastigheden for at skifte mellem tilstande (især elektrokromt glas), opalisering (uklarhed) eller mindre gennemsigtighed sammenlignet med almindeligt glas. Det skal bemærkes, at den seneste generation af smartglas har et lavere niveau af opalescens sammenlignet med de foregående og kan styres af en sikker lavspændingsstrømforsyning fra 12 til 36 volt.
I polymerdispergerede flydende krystaller ( PDLC'er eller LCD'er) nedbrydes flydende krystaller til deres bestanddele eller dispergeres i en flydende polymer; derefter hærdes eller fikseres polymeren.
Under overgangen af polymeren fra flydende til fast tilstand bliver flydende krystaller uforenelige med den faste polymer og danner dråber (inklusioner) i polymeren. Fikseringsforholdene påvirker størrelsen af dråberne, hvilket igen fører til en ændring i det smarte glass egenskaber.
Typisk er en flydende blanding af polymer og flydende krystaller klemt mellem to lag glas eller plast , med et tyndt lag af gennemsigtigt ledende materiale påført for at give spænding og størkne polymeren. Denne grundlæggende "sandwich" struktur af smart glas er en effektiv diffuser. Strømforsyningen fra kilden er forbundet til elektroder lavet af kobberfolie med et lag elektrisk ledende klæbemiddel i kontakt med filmens ledende lag.
Uden spænding er flydende krystaller tilfældigt arrangeret i dråber, hvilket får parallelle lysstråler til at spredes.
Når der tilføres strøm, får et elektrisk felt mellem to gennemsigtige elektroder på glasset de flydende krystaller til at justere, hvilket tillader lys at passere gennem dråberne med meget lidt spredning. Glasset bliver gennemsigtigt. Graden af gennemsigtighed kan styres af den påførte spænding. Dette er muligt på grund af det faktum, at ved lave spændinger kun en del af de flydende krystaller kan rette sig helt ind i det elektriske felt, og kun en lille del af lyset passerer gennem glasset uden forvrængning, mens det meste er spredt. Når spændingen stiger, forbliver færre krystaller ude af justering, hvilket resulterer i mindre lysspredning.
Det er også muligt at styre mængden af lys og varme, der passerer gennem glasset, ved at bruge farvestoffer og specielle ekstra indre lag. Det er også muligt at lave brand- og anti-strålingsversioner til brug i specielle enheder.
Al Coat Ltd. (et amerikansk forskningscenter ) har vist, at et billede kan dannes i gennemsigtige elektroder eller i polymer, hvilket muliggør produktion af skærmanordninger og dekorative vinduer. De fleste af de enheder, der tilbydes i dag, fungerer kun i ON eller OFF tilstande, selvom teknologien til at give forskellige niveauer af gennemsigtighed er let implementeret.
Denne teknologi bruges til indendørs og udendørs privatlivskontrolinstallationer (f.eks. mødelokaler, medicinske intensivrum, badeværelser, brusere) og projektor bagprojektionsskærm .
Strømforbruget for PDLC-film er 4÷5 W/m2 [1] .
Der er 3 farver PDLC-film: mælkehvid, mælkegrå og mælkeblå. Baseret på PDLC-film fremstilles smart glas ved triplex-metoden. Produkter lavet af smart glas har øgede krav til deres pleje, brug af aggressive forbindelser og væsker, øget mekanisk stress kan føre til effekten af smart glasdelaminering.
I suspenderede partikelanordninger (SPD) placeres en tynd film af lagdelte materialer af stavformede partikler suspenderet i en væske mellem (eller fastgjort til) to lag glas eller plastik. Hvis der ikke påføres spænding, er de suspenderede partikler orienteret tilfældigt og absorberer lys, så glasset fremstår mørkt (ugennemsigtigt), blåt eller mindre almindeligt gråt eller sort.
Hvis der påføres spænding, justeres de suspenderede partikler og lader lys passere igennem. Smart-partikelglas kan skifte øjeblikkeligt og tillader præcis kontrol af mængden af transmitteret lys og varme. Der er brug for en lille, men konstant strøm hele tiden, mens det smarte glas er i en gennemsigtig tilstand.
Elektrokrome eller elektrokrome enheder ændrer et materiales gennemsigtighed, når der påføres en spænding, og styrer derved mængden af transmitteret lys og varme: tilstanden skifter mellem en farvet, gennemskinnelig tilstand (normalt blå) og gennemsigtig. Nuancer i "mørk" tilstand kan være fra den mest mættede toning til en knap mærkbar skygge. Normalt er en strømforsyning kun nødvendig for at ændre graden af gennemsigtighed, men efter at tilstanden er ændret, er der ikke behov for strømforsyning for at opretholde den opnåede tilstand.
Nedblændingen sker i kanterne, at bevæge sig indad er en langsom proces, der tager fra mange sekunder til flere minutter afhængig af vinduets størrelse ("regnbueeffekt").
Elektrokemiske materialer bruges til at kontrollere mængden af lys og varme, der passerer gennem vinduer, og bruges i bilindustrien til automatisk at dæmpe bilspejle under forskellige lysforhold. Det elektrokrome glas giver synlighed selv i mørk tilstand og bevarer dermed visuel kontakt med det ydre miljø. Dette bruges i små applikationer såsom bakspejle. Elektrokromatisk teknologi finder også anvendelse i indendørs applikationer, såsom beskyttelse af genstande under glas på et museum og malerier mod de skadelige virkninger af ultraviolette og synlige lysbølger.
Et eksempel på et elektrokromt materiale er polyanilin , som kan dannes elektrokemisk eller ved kemisk oxidation af anilin . Når elektroden nedsænkes i saltsyre med en lille blanding af anilin, dannes en polyanilinfilm på den. Afhængigt af redoxtilstanden kan polyanilin blive gul eller mørkegrøn/sort. Andre elektrokrome materialer, der anvendes i praksis, er violener og wolframoxid WO 3 , som finder den største anvendelse i produktionen af elektrokrome eller smarte briller.
Viologen bruges i kombination med titaniumdioxid TiO 2 til at skabe små digitale skærme . Disse forventes at erstatte LCD-skærme, da viologen (normalt mørkeblå) står i kontrast til lys titanium, hvilket giver høj skærmkontrast .
Nylige fremskridt inden for elektrokrome materialer relateret til elektrokrome overgangsmetalhydrider har ført til udviklingen af reflekterende hydrider, der bliver mere reflekterende end absorberende ved at skifte mellem "gennemsigtige" og "spejl" tilstande .
Smart glas fremstilles ved at triplexe to eller flere glasplader, polycarbonat eller en kombination af begge. Følgende teknologier [2] til fremstilling af smarte glaspaneler i henhold til den anvendte type lamineringsfilm er mest almindelige:
Smart glas kan bruges i både udendørs og indendørs installationer. For eksempel tjener en enorm smart glasskærm med skiftende dis som et display på Guinness Storehouse ( Dublin ). Nissan Micra CC-annoncekampagnen i London indeholdt smarte glaskasser med fire paneler, der ændrede opaciteten i rækkefølge for at skabe en slående reklameinstallation på gaderne i byen.
Et eksempel på den rationelle udnyttelse af det normalt begrænsede museumsrum er montrer og indhegninger, der forvandler sig til multimedieskærme. Et projekt af denne type er blevet realiseret i den russiske del af Auschwitz-Birkenau museumsudstilling i Oswiecim , Polen .
Et andet eksempel på brug er en enorm glasterning, der er i stand til at flytte ud af et boligtårn i en højde af 88 etager (Eureka Towers, Melbourne , Australien ). Terningen kan rumme 13 personer. Når det når 3 m, bliver glasset gennemsigtigt, hvilket giver besøgende mulighed for at se Melbourne fra en højde på 275 m. [3]
Hovedanvendelsen af smart glas er indvendige skillevægge og døre, som mange virksomheder bruger til at organisere fortrolige mødelokaler. I normal tilstand er sådanne lokaler en del af kontorets indre rum, men tjener om nødvendigt som et privat rum. Samme funktion udføres af smartglas på hospitaler til organisering af patientundersøgelsesrum. Smartglas bruges også i bankernes kasseområder, i rekreative områder og fittings i butikker.
Annoncerne bruger gadevendte smarte glasmontre til præsentationer og reklamer. Om nødvendigt kan smart glas blive gennemsigtigt for at se det indre af rummet eller udstillede prøver (tøj, biler osv.), eller matte og bruges som projektionsskærm.
Boeing 787 Dreamliner bruger elektrokrome vinduer til at erstatte flyets vinduesskodder. NASA overvejer at bruge elektrokrom ruder til temperaturkontrol i de nye Orion og Altair rumfartøjer .
Smart glas bruges også i nogle små seriebiler. For eksempel har Ferrari 575 M Superamerica et smart glastag; den samme mulighed findes i Maybach- køretøjer .
Smarte glaspaneler lavet ved hjælp af en speciel lydabsorberende PVB-film bruges til akustisk zoneinddeling af rum til forskellige formål.