شیشه های هوشمند چگونه کار می کنند؟

تصور کنید که در یکی از گرم ترین روزهای آفتابی در تابستان، نور خورشید مستقیماً به اتاق شما می تابد و هیچ راه گریزی به جز استفاده از پنجره هایی با شیشه های دودی برای متعادل تر کردن گرما و نور اتاق در ساعات اوج تابش نور ندارید اما این پنجره ها باعث کاهش میزان انتقال نور و کاهش میدان دید در دیگر ساعات روز می شوند که برای جبران این کمبود نور بایـد از سیستم روشنایی استفاده نمود، همچنین شیشه های دودی با توجه به مکانیزم تیره کردن شیشه باعث جذب میزان بیشتری از حرارت در روز می شوند که خود دلیلی بر افزایش نیاز به سیستم سرمایشی هستند. پنجره های هوشمند موجود به کمک ما شتافته تا به طریق هوشمند به کنترل و بهینه سازی مصـرف انرژی در ساختمان ها و اماکن عمومی کمک کند. حدود یک سوم انرژی یک ساختمان از طریق پنجره ها هدر می رود. به همین دلیل در سال های اخیر تلاش برای کاهش مصرف انرژی در ساختمان ها بر روی پنجره ها متمرکز شده است. مطالعات زیادی برای یافتن روش های ذخیره انرژی صورت گرفته و نیاز به ذخیره انرژی باعث شده تا انواع جدیدی از پنجره های شیشه ای در ساختمان ها به کاربرده شود. این تکنولوژی کاربردهای فراوانی دارد، به عنوان مثال شیشه ای را تصور کنید که قابلیت تغییر از حـالت شفاف به حالت مات، توسط یک کلید را داشته باشد. در صنعت ساختمان سازی می توان از این شیشه برای پنجره های نمای ساختمان، سرویس های بهداشتی، پنجره های فروشگاه ها و آسانسور استفاده نمود. باوجوداینکه استفاده از این شیشه هنوز در ایران متداول نشده است اما نمونه های زیادی در تمام دنیا وجود دارد و در کشورهای پیشرفته جهت صرفه جویی در مصرف انرژی از این تکنولوژی استفاده می شود. عملکرد شیشه های هوشمند در ساختمان ها شیشه های هوشمند کریستال مایع (Polymer Dispersed liquid Crystal) یکی از روش های ساخت شیشه های هوشمند تکنولوژی کریستال مایع است. 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 کند. این تکنولوژی بر اساس پخش کنترل شده نور از طریق نیروی الکتریکی عمل می کند. تکنولوژی تولید شیشه های هوشمنـد همچون تکنولوژی تولید تلویزیون های LED و مانیتورهای کامپیوترهای شخصی بوده و این شیشه های هوشمند متشکل از کریستال مایع احاطه شده توسط یک زمینه پلیمری ،ساندویچ شده بین دو عدد لایه هادی است. هنگامی که نیروی الکتریکی وجود ندارد مولکول های کریستال مایع دارای وضعیت تصادفی و رندوم هستند که به دلیل پراکندگی نور شیشه حالت مات دارد و با برقراری جریان الکتریکی مولکول ها هم جهت شده و شیشه شفاف می شود. سابقه شیشه های هوشمند کریستال مایع و فیلم آن به 1990-1994 بازمی گردد و کاربرد تجاری و امروزی آن از ســال 2001 صورت پذیرفت. مشخصات فیزیکی، عایق صوتی و قابلیت محیطی مناسب این نوع شیشه ها (ضخامت های 25-4 دهم میلی متر) سبب کاربرد زیاد در صنایع ساختمانی و سالن های اجتماعات شده است. امروزه شاهد استفاده از این شیشه ها در خودروهای سواری و اتوبوس های بین شهری نیز هستیم. کاربرد متنوع شیشه های هوشمند امروزه شیشه های هوشمند دارای کاربرد متنوعی در صنایع ساختمانی، بیمارستانی، لوازم خانگی، تزئینات و خـــودرو بوده که نباید آن را با شیشه های محدودکننده اشعه های خورشیدی (IR Cut, UV Cut) اشتباه گرفت. اساس کار PDLC استفاده از هم جهت سازی کریستال های مایع و جلوگیری از پراکندگی نور است که تا 80 درصـد دارای عبــور نور مرئی هستند. با این سیستم می توان میلیون ها دلار در گرمایش و سرمایش و نورپردازی فضاها صرفه جویی کرد . در حال حاضر پنجره های هوشمند در بسیاری از ساختمان ها به کار گرفته می شوند. این پنجره ها مصرف انرژی را کاهش می دهند؛ برای این کار، پنجره ها سـرمای درون خانه را حفظ کـرده و مقدار نور ورودی به داخل را کنترل می کنند. یکی از موارد مصرف این پنجره ها در موزه ها است؛ جایی که ورود بیش ازحد نور خورشید می تواند موجب آسیب دیدن اشیاء قیمتی شود. امروزه فناوری های مدرن تولید شیشه، تأثیر شگرفی بر توسعه ساختمان سازی در سراسر جهان داشته است. فناوری شیشه های هوشمند در سال های اخیر توسعه خیره کننده ای داشته است و طبق گزارش سالانه صنایع ایالت متحد آمریکا، تقاضا برای شیشه های هوشمند تا سال 2020 از مـــرز سه میلیون مترمربع در سال خواهـــد گذشت. تولید شیشه های هوشمند بر پایه چهار تکنولوژی کریستال مایع، الکتروکرومیک، ذرات معلق و مواد ترموکرومیک استوار است. ارزش بازار جهانی شیشه های هوشمند در سال 2012 در حدود 80 میلیون دلار است که در سال 2020 به 700 میلیون دلار خواهد رسید.