شیشه های هوشمند

حتما روزهایی برای شما پیش آمده که میزان تابش نور خورشید لحظه به لحظه تغییر کرده و شما نمی توانستید به راحتی نوشته های روی صفحه نمایش کامپیوترتان را به راحتی بخوانید. البته تابش زیاد نور خورشید به درون اتاق در روزهای گرم تابستان هم می تواند کلافه کننده باشد. راه حل این مشکل در درست شیشه های هوشمند یا شیشه های الکتروکرومیک است. این شیشه ها با فشردن یک دکمه از روشن به تیره و یا برعکس آن تغییر می کنند. اما روش کار این شیشه ها چگونه است؟ شیشه الکتروکرومیک چیست؟ شیشه مصالح بسیار مهمی در ساختمان سازی است که هر فضای داخل هر بنایی بدون وجود آن ها سرد، تاریک و مرطوب خواهد شد. اما معایبی هم دارد. آن نور و حرارت را زمانی هم که نیاز ندارید به داخل ساختمان راه می دهد. در تابستان ها، گرمای بیشتری جذب خانه شده و برای خنک کردن آن، باید از دستگاه های تهویه هوا بیشتر استفاده کنید و این به مفهوم اتلاف انرژی است که نه تنها به هزینه شما، بلکه به محیط زیست نیز صدمه وارد می کند. شیشه های هوشمند ( که به نام های شیشه های قابل تغییر، الکتروکرومیک و یا پویا نیز معروف اند) به راحتی این مشکل را حل کرده اند. مواد موجود در این شیشه ها با واردکردن مقداری ولتاژ الکتریکی به آن ها تغییر رنگ داده و در عرض فقط چند دقیقه تیره می شوند. شیشه های هوشمند تولیدشده معمولا رنگی متمایل به آبی دارند و پس از اعمال ولتاژ الکتریکی به تدریج و پس از چند دقیقه تیره می شوند. روش کار شیشه های الکتروکرومیک شیشه های الکتروکرومیک متفاوتی وجود دارد. برخی از آن ها در مقابل نور خورشید تیره می شوند، برخی تیره هستند و نیمه شفاف می شوند و برخی مانند آینه و کاملا مات می شوند. این شیشه ها بر اساس یون های لیتیوم- مانند باتری های لیتیومی- ساخته می شوند. شیشه های الکتروکرومیک، شیشه هایی هستند که یا از شیشه و یا پلاستیک تولید می شوند و سپس با چندلایه نازک طی فرآیند اسپری کردن، سطح آن با یون های لیتیومی، روکش می شود. بخش داخلی شیشه پنجره- قسمتی که رو به درون خانه قرار می گیرد- با پنج لایه کاملا نازک، ازجمله جداساز در وسط، دو الکترود( اتصال های الکتریکی نازک) در هر دو طرف جداساز و سپس دولایه تماس الکتریکی شفاف در دو طرف الکترودها، روکش می شود. مبنای کار این شیشه ها، یون های لیتیوم هستند. اتم های لیتیومی در نبود الکترون دارای بار مثبت می شوند و از طریق جداساز بین دو الکترود به عقب و جلو می روند. به طور طبیعی وقتی یون های لیتیومی در درونی ترین لایه های الکترود قرار می گیرند، شیشه به طور طبیعی شفاف است. اما وقتی کمی ولتاژ الکتریکی به آن وارد می شود، یون ها از جداساز عبور کرده و به بیرونی ترین لایه های الکترود می روند. در این لحظه آن ها نور تابیده شده را منعکس می کنند و مات می شوند. تا زمانی که جریان ولتاژ وجود داشته باشد، رنگ شیشه مات باقی می ماند. اما وقتی جریان ولتاژ برداشته شود، رنگ شیشه هم مجددا شفاف می شود. فناوری های دیگر به جای یون لیتیوم می توان از فناوری های دیگری نیز استفاده کرد. مانند موارد زیر: * به جای قرار دادن جداساز بین لایه های الکترود می توان نوعی ماده الکتروکرومیک( یکرنگ) گذاشت و وقتی جریان الکتریکی از آن عبور کند، رنگ آن نیز تغییر می کند. * با استفاده از کریستال های مایع می توان از فناوری شبیه نمایشگر LCD، استفاده و با تعیین مقدار دقیق جریان الکتریکی، میزان روشنایی و یا تیرگی شیشه را کنترل کرد. * همچنین می توان از نانو کریستال ها( نانو شیشه) استفاده کرد و با عبور جریان الکتریکی، شیشه ها را به حد دلخواه مات کرد. مزایا و معایب شیشه های هوشمند ( الکتروکرومیک) مزایا * شیشه های هوشمند برای محیط زیست بسیار فایده دارند. هنگامی که در حالت تیره قرار می گیرند، می توانند جلوی عبور 98 درصد از نور خورشید را بگیرند و بدین ترتیب نیاز به استفاده از دستگاه تهویه هوا بسیار کاهش می یابد و در صرفه جویی انرژی و هزینه، بسیار مؤثر است. * ازآنجایی که این شیشه ها با الکتریسیته کنترل می شوند، آن ها را می توان به سیستم خانه هوشمند متصل کرد و یا با استفاده از یک حسگر نور خورشید کنترل نمود و نیازی به کنترل دستی توسط افراد خانه نیست. * بنا بر تحقیقات مشخص شده است که استفاده از شیشه های هوشمند می تواند مصرف کلی انرژی یک ساختمان را تا 8 درصد کاهش دهد. آن ها برای تغییر رنگ شیشه، از مقدار بسیار کمی برق استفاده می کنند. درواقع 100 پنجره برای تغییر رنگ، با مقدار انرژی الکتریکی موردنیاز برای روشن کردن یک لامپ رشته ای، کار می کنند. * از دیگر مزایای این شیشه ها می توان به فراهم کردن محیطی خصوصی، از بین نرفتن وسایل خانه براثر تابش نور خورشید و امنیت بیشتر اشاره کرد. معایب آماده کردن و نصب این شیشه ها نسبتا گران است. دوام مواد به کاررفته در این شیشه ها هم چندان زیاد نیست و می توان گفت فقط 10 تا 20 سال کار آیی دارند. مسئله دیگر این است که تغییر رنگ در این شیشه ها معمولا 7 تا 8 دقیقه ( نه ثانیه! ) طول می کشد. اما فراموش نکنید که این فناوری بسیار جدید است و در آینده مسلما ارتقا می یابد.