Когда-нибудь нам не понадобятся шторы или жалюзи на окнах, и мы сможем блокировать или впускать свет одним нажатием кнопки. По крайней мере, на это надеется Кит Гуссен, адъюнкт-профессор электротехники и вычислительной техники Университета Делавэра.
Гуссен и Дэниел Вулф, получившие докторскую степень в UD в прошлом году, разработали панели, которые могут переключаться между пропусканием света и его блокировкой. Эта технология «умного стекла» может быть использована в экологически чистых окнах, ветровых стеклах, панелях крыш и ограждающих конструкциях зданий, поглощая свет и тепло зимой и отражая их летом..
Хотя Гуссен не первый ученый, который сделал умное стекло, изобретение его команды стоит примерно в десять раз дешевле других версий. Он также более прозрачен в своем прозрачном состоянии и более отражателен в своем отражающем состоянии, чем конкуренты, сказал он.
Гуссен поделился своим последним прототипом умного стекла в понедельник, 5 марта, в программном докладе на конференции SPIE Smart Materials and Nondestructive Evaluation for Energy Systems IV в Денвере.
Простая идея, понятные результаты
Принципы, лежащие в основе этой технологии смарт-стекла, удивительно просты. Он начинается с двух листов пластика, разделенных тонкой полостью. Пластик содержит крошечные кубические структуры, которые делают материал световозвращающим, а это означает, что он отражает свет обратно к его источнику, как это делает отражатель велосипеда.
Затем камера заполняется жидкостью под названием метилсалицилат - недорогой экстракт грушанки, который является активным ингредиентом некоторых отпускаемых без рецепта обезболивающих кремов. Эта жидкость имеет оптические свойства или взаимодействие с видимым светом, которые соответствуют оптическим свойствам световозвращающего пластика. При объединении свет может проходить, и система становится прозрачной. Это называется согласованием показателя преломления.
Умная стеклянная система Гуссена может тысячу раз переключаться с прозрачного на отражающее без ухудшения качества, как показано в статье, опубликованной в конце прошлого года в журнале Optics Express.
На конференции на этой неделе Гуссен представил новый, улучшенный дизайн.
Вместо использования кубов это умное стекло основано на полном внутреннем отражении одномерных структур, расположенных перпендикулярно. Он обладает высокой отражательной способностью при угле падения до 60 градусов, что является улучшением по сравнению с предыдущим прототипом.
«Он работал лучше, чем мы думали, основываясь на нашем теоретическом понимании», - сказал он.
Гуссен использует 3D-печать для изготовления своих прототипов, но эта технология в конечном итоге может производиться в больших объемах и по низкой цене с использованием литья под давлением. В настоящее время он тестирует свою систему в широком диапазоне температур, чтобы увидеть, как она работает, особенно когда она приближается к температурам, которые могут вызвать замерзание жидкости внутри, что будет составлять от 3 до 16 градусов по Фаренгейту, в зависимости от возможной используемой жидкости.. Каждый раз, когда Гуссен говорит об этом проекте с целой комнатой инженеров, поднимаются руки и возникает множество вопросов.
"Существует большой интерес к возможности, которую это может представлять", сказал он.
Со временем может последовать коммерциализация - в этом Гуссен уже хорошо разбирается. Автор 82 выданных патентов, он в 2001 году основал стартап, который позже был приобретен. Он передает свои знания студентам в качестве со-преподавателя курса «Предпринимательство в высоких технологиях» для студентов и аспирантов, посвященного финансовым, юридическим, научным и инженерным вопросам, с которыми сталкиваются технологические стартапы.
Гуссен также поощряет любопытство учащихся. Этот исследовательский проект начался с догадки, которая может стать толчком для научных открытий.
"Иногда это просто интуиция по поводу того, что может быть интересным", - сказал Гуссен.