شیشه هوشمند

شیشه هوشمند

شیشه هوشمند گونه‌ای از شیشه و پنجره است که با استفاده از فناوری‌های نوین می‌توان با آن میزان جذب نور را در این‌گونه از شیشه‌ها تغییر داد.شیشه‌های آفتابگیر از انواع آن است.

مفهوم شیشه‌های ضد آفتاب در ساختمان به این معناست که این شیشه‌ها می‌توانند از جذب گرمای نامطلوب ناشی از تشعشع پرتوهای نور خورشید پیشگیری کنند. بیشتر شیشه‌ای که در ساختمان استفاده می‌شود، در جبهه بیرونی ساختمان قرار می‌گیرد و از این رو، کنترل نور و حرارت وارد شده به بنا از این راه انجام شده و شیشه‌ها نقش بسیار مهم و پر رنگی در پایدار بودن (زیست محیطی) ساختمان ایفا خواهند کرد..

در این روش به محض لمس یک دکمه بر تیرگی شیشه افزوده خواهد شد.

ظهور فناوری نانو، زمینه ساز استفاده از نوعی شیشه برق‌فام نوین در ساختمان شد.

اولین و مهمترین وجه تمایز میان فراورده‌های جدید و نمونه‌های قدیمی تر، در این است که در فراورده‌های جدید، تنها فشار دادن یک دکمه برای ایجاد تغییر در میزان انتقال نور از شیشه و تغییر از وضعیتی به وضعیت دیگر کافی است و مانند نمونه‌های قدیمی، نیازی به برقراری دایم جریان الکتریکی(تا هنگامی که بخواهیم شیشه تیره بماند) نیست.

به این معنا با فشار دادن یک کلید شیشه از حالت شفاف خارج شده و با فشار دکمه دیگر به وضعیت قبلی بازمیگردد.

کاربرد شیشه های هوشمند

از این نوع شیشه ها در فضاهای مختلفی مانند بانک، بیمارستان ها و مراکز درمانی، سالن های کنفرانس، اتاق مدیریت، مکان های ورزشی، استخر و همچنین سرویس بهداشتی و حمام ها استفاده می شود.

اجزای شیشه های هوشمند

شیشه های هوشمند دارای ساختاری هستند که باعث می شود تا قابلیت مات و شفاف شدن در آنها ایجاد شود. در واقع این نوع شیشه ها دارای دو لایه شیشه به همراه یک فیلم می باشند که وجود فیلم باعث شکل گیری این قابلیت در شیشه های هوشمند می شود. البته فراموش نکنید که فیلم های هوشمند هم از ساختاری تشکیل شده اند که عملکرد آنها را در شیشه های هوشمند ایجاد می کند.

انواع شیشه های هوشمند

شیشه های نانو و کریستال

یکی از روش های ساخت شیشه های هوشمند تکنولوژی کریستال مایع می باشد. در این نوع شیشه هوشمند، شیشـه نور مستقیم خورشید را پراکنده نموده و تا 98 درصد اشعه ماورای بنفش و مادون قرمز را حذف می نماید. این تکنـولوژی بر اساس پخش کنتــــرل شده نور از طریق نیروی الکتریــکی عمل می نماید. تکنولوژی تولید شیشــه های هوشمنـد همچون تکنولوژی تولید تلویزیون های LED و مانیتـور های کامپیوتر های شخصــــی بوده و این شیشه های هوشمنــــد متشکل از کریستال مایع احاطه شده توسط یک زمینه پلیمری، ساندویچ شده بین دو عدد لایه هادی می باشـــــد. هنگامی که نیروی الکتریکی وجود ندارد مولکولهای کریستال مایع دارای وضعیت تصادفی و رندوم می باشند که بدلیل پراکندگی نور شیشه حالت مات دارد و بابرقراری جریان الکتریکی دمولکول ها هم جهت شده و شیشه شفاف می گردد.

شیشه های آفتابگیر

مفهوم شیشه‌های ضد آفتاب در ساختمان به این معناست که این شیشه‌ها می‌توانند از جذب گرمای نامطلوب ناشی از تشعشع پرتوهای نور خورشید پیشگیری کنند. بیشتر شیشه‌ای که در ساختمان استفاده می‌شود، در جبهه بیرونی ساختمان قرار می‌گیرد و از این رو، کنترل نور و حرارت وارد شده به بنا از این راه انجام شده و شیشه‌ها نقش بسیار مهم و پر رنگی در پایدار بودن (زیست محیطی) ساختمان ایفا خواهند کرد. تحقیقات انجام شده در راستای بهبود کیفی شیشه‌ها، با بهره‌گیری از فناوری نانو، مشتمل بر چهار تصمیم کاربری است. نخست، پوشش‌هایی به شکل فیلم‌های بسیار نازک که به طیف خاصی از امواج حساسند، چنین پوشش‌هایی، این پتانسیل را برای شیشه فراهم می­آورند تا پسامدهای ناخواسته فروسرخ (که سبب گرم شدن فضا می‌شوند) را فیلتر کرده و از ورود آنها به داخل ساختمان پیشگیری کنند. اگر چه این رویکرد سبب می‌شود ساختمان، انرژی گرمایی کمتری از نور خورشید دریافت کند، اما این نگرش، نوعی نگرش منفعلانه قلمداد می‌شود. به عنوان یک راهکار فعال، روش دوم مبتنی بر فناوری گرمافامی (ترموکرومیک) است که به وسیله آن، شیشه به گرما واکنش نشان داده و نوعی سازوکار عایق‌بندی حرارتی را بر سر راه نور خورشید میسر می‌کند، در حالی که ساختمان از کسب نور کافی محروم نخواهد شد. در حالت کلی، این سازوکار، مبتنی بر کسب نور کافی بدون کسب انرژی گرمایی است. راهکار سوم، به نتیجه مشابهی اما با روش متفاوتی دست می‌یابد، در این روش که موسوم به فوتوکرومیک است، شیشه با افزایش جذب خود به تغییرات شدت نور واکنش نشان می‌دهد. روش آخر، استفاده از پوشش‌های برق‌فام الکتروکرومیک است که در آن، شیشه به وسیله یک لایه از تری اکسید تنگستن یا اکسید نیکل، به تغییر ولتاژ ایجاد شده واکنش نشان می‌دهد. در این روش به محض لمس یک دکمه بر تیرگی شیشه افزوده خواهد شد.

پنجره‌های آرایه‌های نانوسیمی پلی‌آنیلین

اخیرا دانشمندان، موفق به ساخت پنجره‌هایی شدند که در آن از ابرخازن‌ها استفاده شده بود. این ابرخازن‌ها درون پنجره‌های الکترونیکی قرار داده شده‌اند؛ پنجره‌هایی که قادر به تغییر رنگ هستند.زمانی که تابش نور خورشید شدید است، این پنجره‌ها نور را جذب کرده و در خود ذخیره می‌کنند، زمانی که ظرفیت این پنجره‌ها تکمیل شد، شیشه‌ها تاریک شده و عبور نور را محدود می‌کند. با این کار مقدار نور ورودی به خانه و دمای آن تحت کنترل در می‌آید و از سوی دیگر انرژی ذخیره شده در آن را می‌توان برای استفاده در ادوات الکترونیکی دیگر نظیر نمایشگرهای تلویزیونی به‌ کار گرفت. با مصرف انرژی ذخیره شده در پنجره هوشمند توسط دیگر ادوات، خازن‌ها تخلیه شده و دوباره با جذب نور خورشید شارژ می‌شوند. این پنجره‌های هوشمند از آرایه‌های نانوسیمی پلی‌آنیلین ساخته می‌شوند که روی یک فیلم شفاف رسوب داده شده‌اند؛ فیلم‌های شفاف، خود توسط لایه‌های رسانا پوشانده شده‌اند. این نانوسیم‌ها به‌ وسیله یک ژل الکترولیتی پوشانده می‌شوند تا به‌ عنوان الکترود مورد استفاده قرار گیرند. دو الکترود به‌ صورت ساندویچی دور هم پیچیده می‌شوند تا یک ساختار جدید ایجاد شود. پلی‌آنیلین دارای ظرفیت بالایی است، و هزینه تولید آن اندک است، از دیگر مزایای این ماده شفاف بودن و انعطاف‌پذیر بودن آن است. پارامتر انعطاف پذیر بودن بسیار مهم است، زیرا به‌ راحتی می‌توان آن را به صورت رول درآورد و در ادواتی با اشکال مختلف استفاده کرد، برای مثال می‌توان پرده‌هایی هوشمند تولید کرد. محققین در این زمینه بر این باورند که اگر این فناوری بتواند با هزینه کم به بازار عرضه شود، می‌توان از آن در حوزه‌های مختلف از خودروسازی گرفته تا ساختمان استفاده کرد.

شیشه های خورشیدی

نور خورشید مدت زیادی است که به عنوان منبع تولید الکتریسیته و جایگزینی برای سوخت های فسیلی مورد توجه بوده است. اما اخیرا محصولات خورشیدی علاوه بر جذب انرژی خورشیدی، دارای کاربرد تزئینی نیز شده اند. شیشه های رنگی تشکیل شده از سلول خورشیدی، در مصارف خانگی و صنعتی کاربرد پیدا کرده است که نه تنها تولید کننده انرژی هستند، بلکه در رنگ های مختلف، کاربردهای تزیینی نیز در نمای ساختمان دارد. این محصول، پانل هایی چند لایه ی کدر تا نیمه شفاف، که به رنگ های نقره ای، برنزی، طلایی، تا رنگ های اصلی، قرمز، سبز، و سرخابی می باشد را شامل می شود که از پلی کریستال ها تشکیل شده اند. تفاوت رنگی آنان به دلیل تفاوت ضخامت در پوشش ضدانعکاس آنها می باشد. به عنوان مثال در شیشه های تولید شده با این تکنولوژی، رنگ آبی دارای ضخیم ترین پوشش ضدانعکاس است. که مصرف انرژی آن بسیار کم است. نقره ای هم دارای نازک ترین پوشش است. که از نظر مصرف انرژی بهینه نیست. این نوع می تواند در مواردی که نیاز به گرفتن کمتری از انرژی خورشید می باشد به کار رود.

شیشه‌های الکتروکروماتیک

شیشه‌های الکتروکروماتیک دسته‌ای از شیشه‌ها هوشمند از الکتروکروماتیک‌ها بهره می‌برند. الکتروکروماتیک‌ها موادی هستند که رنگ آنها در اثر جریان الکتریکی تغییر می‌کنند. جریان الکتریسته با ایجاد واکنش شیمیایی سبب تغییرات خصوصیات مواد می‌شود و کاری می‌کند تا آنها نور را جذب یا منعکس کنند. امروزه از صنعت الکترونیک در ساخت این نوع از شیشه‌های پنجره استفاده می‌شود. نور خورشید به شیشه‌ها می‌تابد، اما از طرفی جریان الکتریکی برقرار شده، سبب می‌شود تا یون‌ها از لایه ذخیره یونی به سمت لایه هدایت یونی حرکت کرده و به لایه الکتروکروماتیکی رجعت کنند و شیشه را شفاف نمایند. با قطع الکتریسته فرایند برعکس عمل کرده شیشه مجدداً تیره می‌شود. یکی از ویژگی مواد الکتروکروماتیکی قابلیت تنظیم آنهاست به طوری که می‌توان شدت کدری آنها را با تغییر مقدار جریان تنظیم کرد. رزپاتوق به نقل از خبرگزاری ایرنا: محققان استرالیایی روشی برای تعبیه نانو ذرات ساطع کننده نور در شیشه ابداع کرده اند که بدون اثرگذاری بر خواص منحصر به فرد شیشه، به آن خاصیت هوشمند شدن می دهد.