Az intelligens üveg ( eng. smart window , a neveket is használják: „okosüveg”, „elektrokróm üveg”, „változó tulajdonságokkal rendelkező üveg”) üvegrétegek és különféle vegyi anyagok összetettsége, amelyeket az építészetben és a gyártás során használnak. áttetsző szerkezetek ( ablakok , válaszfalak, ajtók stb.) optikai tulajdonságainak megváltoztatása (opaleszcencia ( homály ), fényátbocsátási tényező, hőelnyelési együttható stb.), amikor a külső körülmények megváltoznak, például a megvilágítás , a hőmérséklet vagy egy elektromos feszültséget alkalmaznak .
Az üvegkompozitok különféle típusai olyan fotokémiai jelenségeken alapulnak, amelyek az átviteli tulajdonságok megváltozásával járnak, amikor a külső körülmények megváltoznak: a fényáram ( fotokroizmus ), a hőmérséklet ( termokromizmus ), az elektromos feszültség ( elektrokromizmus ) változása.
Egyes folyadékkristályos ( LCD ) eszközök, amikor termotróp állapotban vannak, megváltoztathatják az áteresztett fény mennyiségét a hőmérséklet emelkedésével. A VO 2 vanádium-dioxid hozzáadásával készült volfrám visszaveri az infravörös sugárzást , ha a hőmérséklet 29 °C fölé emelkedik, és magas külső hőmérséklet esetén blokkolja a napsugárzást az ablakon keresztül.
Az ilyen típusú üvegezések nem szabályozhatók. Az elektromosan vezérelt intelligens üvegablakok a külső körülményektől ( fényintenzitás vagy hőmérséklet) függően is megváltoztathatják tulajdonságait megfelelő érzékelők , például hőmérő vagy fényérzékelők segítségével.
Az intelligens szemüvegek magukban foglalják az öntisztító vagy automatikusan nyíló (vagy automatikusan záródó ) ablakokat is a szellőzés érdekében, például idő szerint vagy esőérzékelő jele alapján . Néha ezek közé tartozik a speciális üvegezés, mint például a vetítőüveg ( diffúz vagy hasonló technológián alapuló), a hangüveg (amelyben az üveg teljes felülete egy hangszóró, amely lehetővé teszi, hogy a helyiséget egyenletes hangzással töltse meg), érintőüveg (válasz kézzel vagy speciális mutatóval megérinteni) és elektromosan fűtött üveg (a melegítés egyenletesen megy végbe az egész területen – nem tévesztendő össze az autóiparral, ahol rostos fűtőelemeket használnak).
Az intelligens üveg főbb technológiái:
Az intelligens üveg lehetővé teszi a hőveszteség csökkentését, a légkondicionáló és a világítás költségeinek csökkentését , alternatívaként szolgál a redőnyök és a mechanikus árnyékoló képernyők, függönyök helyett. Átlátszó állapotban a folyadékkristályos vagy elektrokémiai intelligens üveg nem engedi át az ultraibolya sugárzást ; A szemcsés intelligens üveg speciális bevonatokat igényel az ultraibolya fény blokkolására.
Az intelligens üveg fő hátrányai a viszonylag magas költségek, az elektromos feszültség használatának szükségessége, az állapotok közötti váltás sebessége (különösen az elektrokróm üveg), az opaleszcencia (homály) vagy a hagyományos üveghez képest kisebb átlátszóság . Megjegyzendő, hogy a legújabb generációs intelligens üveg alacsonyabb opálossággal rendelkezik a korábbiakhoz képest, és biztonságos, 12-36 Volt feszültségű tápegységgel vezérelhető.
A polimer diszpergált folyadékkristályos eszközökben ( PDLC -k vagy LCD-k) a folyadékkristályokat alkotóelemeikre bomlanak, vagy folyékony polimerré diszpergálják; majd a polimert kikeményítjük vagy rögzítjük.
A polimer folyadékból szilárd állapotba való átmenete során a folyadékkristályok összeférhetetlenné válnak a szilárd polimerrel, és cseppeket (zárványokat) képeznek a polimerben. A rögzítési körülmények befolyásolják a cseppek méretét, ami viszont az intelligens üveg tulajdonságainak megváltozásához vezet.
Jellemzően polimer és folyadékkristályok folyékony keverékét helyezik két üveg- vagy műanyagréteg közé , és egy vékony réteg átlátszó vezető anyagot alkalmaznak a feszültség biztosítására és a polimer megszilárdítására. Az intelligens üvegnek ez az alapvető „szendvics” szerkezete hatékony diffúzor. A forrásból származó tápegység rézfóliából készült elektródákhoz csatlakozik, amelyek elektromosan vezető ragasztóréteggel érintkeznek a fólia vezető rétegével.
Feszültség nélkül a folyadékkristályok véletlenszerűen cseppekké rendeződnek, ami párhuzamos fénysugarak szétszóródását okozza.
Ha áramot alkalmaznak, az üvegen lévő két átlátszó elektróda között elektromos tér hatására a folyadékkristályok egymáshoz igazodnak, lehetővé téve, hogy a fény nagyon kis szóródással áthaladjon a cseppeken. Az üveg átlátszóvá válik. Az átlátszóság mértéke az alkalmazott feszültséggel szabályozható. Ez annak köszönhető, hogy alacsony feszültségen a folyadékkristályok csak egy része tud teljesen igazodni az elektromos térben, és a fénynek csak egy kis része halad át az üvegen torzítás nélkül, míg a legtöbb szórt. A feszültség növekedésével egyre kevesebb kristály marad kiegyenesedve, ami kisebb fényszórást eredményez.
Az üvegen áthaladó fény és hő mennyisége is szabályozható festékek és speciális kiegészítő belső rétegek használatával. Lehetőség van tűz- és sugárzás elleni változatok létrehozására is speciális eszközökben való használatra.
Al Coat Kft. (egy egyesült államokbeli kutatóközpont ) bebizonyította, hogy átlátszó elektródákban vagy polimerben kép készíthető, ami lehetővé teszi képernyőeszközök és dekoratív ablakok előállítását. A ma kínált eszközök többsége csak BE vagy KI állapotban működik, bár a különböző szintű átláthatóságot biztosító technológia könnyen megvalósítható.
Ezt a technológiát beltéri és kültéri adatvédelmi rendszerekben (például tárgyalókban, intenzív orvosi terápiás helyiségekben, fürdőszobákban, zuhanyzókban) és projektor hátsó vetítővászonjában használják .
A PDLC fólia teljesítményfelvétele 4÷5 W/m2 [1] .
A PDLC filmnek 3 színe van: tejfehér, tejszürke és tejkék. A PDLC fóliák alapján az intelligens üveg triplex módszerrel készül. Az intelligens üvegből készült termékek fokozott gondozási követelményeket támasztanak, az agresszív vegyületek és folyadékok használata, a fokozott mechanikai igénybevétel az intelligens üvegréteg-leválás hatásához vezethet.
A felfüggesztett részecskéket tartalmazó eszközökben (SPD) a folyadékban szuszpendált rúd alakú részecskék réteges anyagaiból álló vékony filmréteget helyeznek el két üveg- vagy műanyagréteg közé (vagy rögzítik). Ha nem alkalmazunk feszültséget, a lebegő részecskék véletlenszerűen orientálódnak, és elnyelik a fényt, így az üveg sötétnek (átlátszatlan), kéknek vagy ritkábban szürkének vagy feketének tűnik.
Feszültség alkalmazásakor a lebegő részecskék igazodnak, és átengedik a fényt. A szemcsés intelligens üveg azonnali váltásra képes, és lehetővé teszi az átvitt fény- és hőmennyiség pontos szabályozását. Kis, de állandó áramra van szükség, amíg az intelligens üveg átlátszó állapotban van.
Az elektrokróm vagy elektrokróm eszközök feszültség hatására megváltoztatják az anyag átlátszóságát, és ezáltal szabályozzák az átvitt fény- és hőmennyiséget: az állapot a színes, áttetsző (általában kék) és az átlátszó állapot között változik. A "sötét" állapotú árnyalatok a legtelítettebb tónustól az alig észrevehető árnyalatig terjedhetnek. Normális esetben csak az átlátszóság mértékének megváltoztatásához van szükség tápegységre, de az állapotváltozás után nincs szükség tápra az elért állapot fenntartásához.
Az elsötétülés a széleken történik, a befelé mozgás lassú folyamat, az ablak méretétől függően sok másodperctől néhány percig tart ("szivárvány effektus").
Elektrokémiai anyagokat használnak az ablakokon áthaladó fény- és hőmennyiség szabályozására, az autóiparban pedig az autók visszapillantó tükreinek automatikus elsötétítésére használják változó fényviszonyok mellett. Az elektrokróm üveg még elsötétített állapotban is láthatóságot biztosít, és így vizuális kapcsolatot tart a külső környezettel. Ezt olyan kis alkalmazásokban használják, mint például a visszapillantó tükrök. Az elektrokróm technológiát beltéri alkalmazásokban is alkalmazzák, például múzeumi üveg alatti tárgyak és festmények védelmében az ultraibolya és a látható fényhullámok káros hatásaitól.
Az elektrokróm anyagra példa a polianilin , amely elektrokémiai úton vagy az anilin kémiai oxidációjával állítható elő . Ha az elektródát kis mennyiségű anilin-keverékkel sósavba merítjük , polianilin film képződik rajta. A redox állapottól függően a polianilin sárga vagy sötétzöld/fekete színűvé válhat. A gyakorlatban használt egyéb elektrokróm anyagok a viologének és a WO 3 wolfram-oxid , amely az elektrokróm vagy intelligens szemüvegek gyártásában találja a legnagyobb felhasználást.
A Viologen-t titán-dioxiddal , TiO 2 -vel kombinálva kisméretű digitális kijelzők készítésére használják . Ezek várhatóan felváltják az LCD képernyőket, mivel a viologén (általában sötétkék) kontrasztot alkot a világos titánnal, ami nagy képernyőkontrasztot biztosít .
Az elektrokróm anyagokban az elektrokróm átmenetifém-hidridekkel kapcsolatos közelmúltbeli fejlesztések olyan fényvisszaverő hidridek kifejlesztéséhez vezettek, amelyek az "átlátszó" és a "tükör" állapotok közötti váltással jobban tükrözik, mint abszorbensek.
Az intelligens üveget két vagy több üveglap, polikarbonát vagy mindkettő kombinációjával állítják elő. A következő technológiák [2] az intelligens üveglapok gyártására a használt lamináló fólia típusa szerint a legelterjedtebbek:
Az intelligens üveg kültéri és beltéri telepítésekhez egyaránt használható. Például a Guinness Storehouse ( Dublin ) kijelzőjeként egy hatalmas intelligens üvegképernyő változó homályossággal szolgál. A londoni Nissan Micra CC reklámkampányban négy panelből álló intelligens üvegdobozok szerepeltek, amelyek egymás után változtatták átlátszatlanságát, és lenyűgöző rekláminstallációt hoztak létre a város utcáin.
Az általában korlátozott múzeumi tér racionális kihasználására példaként szolgálnak a multimédiás képernyőkké alakuló vitrinek és burkolatok. A lengyelországi Oswiecimben az Auschwitz -Birkenau múzeumi kiállítás orosz részében egy ilyen típusú projektet valósítottak meg .
Egy másik felhasználási példa egy hatalmas üvegkocka, amely képes kimozdulni egy 88 emeletes lakótoronyból (Eureka Towers, Melbourne , Ausztrália ). A kocka 13 fő befogadására alkalmas. Amikor eléri a 3 métert, az üveg átlátszóvá válik, így a látogatók 275 méter magasból láthatják Melbourne-t. [3]
Az intelligens üvegek fő felhasználási területe a belső válaszfalak és ajtók, amelyeket sok cég használ bizalmas tárgyalók megszervezésére. Normál állapotban az ilyen helyiségek az iroda belső terének részét képezik, de szükség esetén privát térként is szolgálnak. Ugyanezt a funkciót látja el az intelligens üveg a kórházakban a betegvizsgáló szobák megszervezésében. Az intelligens üveget a bankok készpénzes részeiben, a rekreációs területeken és az üzletek próbafülkéiben is használják.
A hirdetések az utcára néző intelligens üvegvitrineket használják bemutatókhoz és reklámokhoz. Szükség esetén az intelligens üveg átlátszóvá válhat a helyiség belsejének vagy a kiállított minták (ruhák, autók stb.) megtekintéséhez, vagy matttá válhat, és vetítővászonként használható.
A Boeing 787 Dreamliner elektrokróm ablakokat használ a repülőgép ablakainak redőnyeinek cseréjére. A NASA azt fontolgatja, hogy elektrokróm üvegezést alkalmaz a hőmérséklet szabályozására az új Orion és Altair űrhajókban .
Az intelligens üveget egyes kis szériás járművekben is használják. Például a Ferrari 575 M Superamerica intelligens üvegtetővel rendelkezik; ugyanez a lehetőség megtalálható a Maybach járművekben is .
A speciális hangelnyelő PVB fólia felhasználásával készült intelligens üvegpaneleket a helyiségek akusztikai zónázására használják különféle célokra.