جدیدترین پنجره هیبریدی نشان دهنده پیشرفت قابل توجهی در فناوری پنجره‌های هوشمند است.

دانشمندان رویکرد جدیدی را برای ایجاد یک فناوری پنجره هوشمند که همزمان قادر به کنترل نور مرئی و تابش فروسرخ است، اجرا کرده‌اند.

چنین پنجره‌هایی می‌توانند به صورت پویا ویژگی‌ها را برای کنترل نور و گرما تنظیم کنند و در عین حال آسایش را بهبود بخشند و هزینه‌های انرژی را کاهش دهند.

جدیدترین نوآوری در توسعه پنجره‌های هوشمند، بلورهای مایع را با ریزذرات نانومتخلخل و یک لایه دی‌اکسید وانادیم(VO۲) طرح‌دار ترکیب می‌کند تا به طور همزمان نور مرئی و تابش فروسرخ را کنترل کند و مدیریت حرارت و دید سریع و کارآمد را ارائه دهد.

یک پیشرفت قابل توجه

ابراهیم عبدالحلیم، نویسنده مسئول این مطالعه و استاد دانشگاه بن‌گوریون می‌گوید: به طور کلی، این دستگاه هیبریدی نشان دهنده پیشرفت قابل توجهی در فناوری پنجره‌های هوشمند است که راه حلی جامع برای محیط‌های داخلی کم‌مصرف و راحت ارائه می‌دهد.

فناوری‌های سنتی پنجره‌های هوشمند در مدیریت گرما یا نور مؤثر بوده‌اند؛ اما محدودیت‌هایی در کنترل همزمان نور مرئی و تابش فروسرخ داشته‌اند. این مطالعه جدید راه حلی نوآورانه را معرفی می‌کند که غلبه بر این چالش‌ها را نوید می‌دهد و یک سامانه پنجره هوشمند کارآمدتر و همه‌کاره ایجاد می‌کند.

پنجره‌ای که شفافیت خود را تغییر می‌دهد

این مطالعه که در مجله Photonics for Energy  منتشر شده است، شامل اضافه کردن غلظت کمی از ریزذرات نانومتخلخل(NMPs) به بلورهای مایع نماتیک(LCs) است که در نتیجه پنجره نازکی ایجاد می‌شود که می‌تواند به سرعت شفافیت خود را تغییر دهد.

محققان برای افزایش بیشتر عملکرد آن، یک سطح فراماده دی اکسید وانادیم(VO۲) را در آن ادغام کردند که با استفاده از یک لیزر پالسی فوق کوتاه برای الگوبرداری از نوار VO۲ ایجاد شد. این ترکیب به پنجره اجازه می‌دهد تا با تنظیم شفافیت خود در پاسخ به ولتاژ یا دما، هم گرما و هم نور را همزمان کنترل کند.

لایه طرح‌دار VO۲ دو هدف مهم را انجام می‌دهد. اول کمک می‌کند تا بلورهای مایع به گونه‌ای تنظیم شوند که عملکردشان بهبود یابد و دوم، توانایی پنجره را برای جلوگیری از تابش فروسرخ افزایش می‌دهند.

بر اساس بیانیه مطبوعاتی محققان، این کار به بهبود سرعت واکنش دستگاه و در عین حال کاهش مقدار مواد مورد نیاز کمک می‌کند.

سامانه پنجره‌های هوشمند حاصل، راه‌حلی با سرعت بالا و کم‌انرژی برای مدیریت گرما و دید ارائه می‌دهد که گامی مهم رو به جلو در توسعه نسل بعدی فناوری‌های پنجره‌های هوشمند است.

این دستگاه هیبریدی با ادغام VO۲ با الگوی نانو با یک کامپوزیت، طیف وسیعی از مزیت‌ها را ارائه می‌دهد. با ترکیب این مواد، دستگاه به کنترل دوگانه دست می‌یابد و به طور موثر محدوده قابل مشاهده و فروسرخ را مدیریت می‌کند.

با اعمال ولتاژ، دید به دلیل پراکندگی قابل تنظیم از طریق اثر NMP-LC کنترل می‌شود، در حالی که دما به دلیل خواص ترموکرومیک VO۲، تابش فروسرخ منتقل شده از میان دستگاه را کنترل می‌کند. بر اساس این مطالعه، این قابلیت باعث افزایش بهره‌وری انرژی و راحتی در محیط‌های داخلی می‌شود.

محققان اظهار داشتند که برای تحقق این نوآوری‌ها در یک پنجره هوشمند به پیشرفت‌های آینده نیاز است و شامل کاهش عایق VO۲ به انتقال فلز، بهینه‌سازی توان عملیاتی و پایداری و همچنین بهینه‌سازی بیشتر خواص ترموکرومیک VO۲ با طراحی بهتر نانوالگو می‌شود.