Cửa sổ là thiết bị cần thiết cơ bản trong các tòa nhà để cho phép ánh sáng và nhiệt thoát ra ngoài, nhưng không phải lúc nào bạn cũng muốn có cả hai chức năng cùng một lúc. Giờ đây, các kỹ sư tại Đại học bang North Carolina (NCSU) đã phát triển một loại vật liệu mới cho phép cửa sổ dễ dàng chuyển đổi giữa ba chế độ.

Cửa sổ động mới này có thể chuyển đổi giữa chế độ trong suốt thông thường (cho phép ánh sáng và nhiệt đi vào), chế độ chặn nhiệt nhưng vẫn trong suốt và chế độ mờ (chặn một số ánh sáng nhưng không tỏa nhiệt). Bằng cách này, người dùng có thể tận hưởng hiệu quả chống nắng quanh năm.

Chìa khóa của tất cả nằm ở một vật liệu nhỏ gọi là oxit vonfram, thường được tìm thấy trong các cửa sổ kính động dựa trên nguyên lý điện sắc. Thông thường, oxit vonfram trong suốt và khi bạn áp dụng tín hiệu điện, nó sẽ tối đi và chặn ánh sáng, rất thuận tiện cho việc nhuộm màu cho các cửa sổ theo yêu cầu.

但在新的研究中,北卡罗来纳大学的研究人员发现了它全新的隐藏技能:加入水后,它就变成了水合氧化钨当它被用于电致变色窗时,就会有额外的设置。

Khi đóng lại, nó vẫn trong suốt với cả ánh sáng và nhiệt, hoàn hảo cho những ngày mùa đông đơn điệu khi mọi người cần nhiều ánh sáng và nhiệt nhất có thể. Khi một số electron và ion lithium được bơm vào vật liệu, đầu tiên nó sẽ trải qua giai đoạn chặn ánh sáng hồng ngoại (cảm nhận nhiệt) trong khi vẫn trong suốt đối với các bước sóng ánh sáng khả kiến. Cuối cùng, khi có nhiều electron đi vào vật liệu hơn, nó sẽ chuyển sang pha tối, trong đó nó chặn cả ánh sáng nhìn thấy và ánh sáng hồng ngoại, khiến nó trở nên hoàn hảo để sử dụng vào mùa hè.

Chính xác lý do tại sao vonfram oxit hydrat hoạt động như vậy vẫn chưa rõ ràng, nhưng các nhà khoa học tại Đại học Bắc Carolina có một giả thuyết.

"Sự hiện diện của nước trong cấu trúc tinh thể làm cho cấu trúc ít đậm đặc hơn, do đó nó ít bị biến dạng hơn khi các ion lithium và electron được bơm vào vật liệu", Jenelle Fortunato, tác giả đầu tiên của nghiên cứu cho biết. "Giả thuyết của chúng tôi là do hydrat vonfram oxit có thể chứa nhiều ion lithium hơn oxit vonfram thông thường trước khi biến dạng, nên hai chế độ được tạo ra. Một là chế độ 'lạnh', trong đó việc phun các ion lithium và electron ảnh hưởng đến các tính chất quang học nhưng cấu trúc vẫn chưa thay đổi và chế độ này hấp thụ ánh sáng hồng ngoại. Sau đó, sau khi cấu trúc thay đổi, chế độ 'tối' xuất hiện, chặn cả ánh sáng nhìn thấy và tia hồng ngoại. "

Mặc dù không thiếu các nhà thiết kế cửa sổ động trên thị trường, nhiều chế độ này thường không có sẵn trong một hệ thống. Ngay cả khi có, nó thường đòi hỏi một thiết bị cồng kềnh hơn. Trong trường hợp này, vì chỉ cần một vật liệu nên độ dày kính và yêu cầu về năng lượng cũng tương đương với các cửa sổ oxit vonfram thông thường.

Delia Milliron, đồng tác giả của nghiên cứu, cho biết: "Việc phát hiện ra sóng kép trong một vật liệu duy nhất đã được cộng đồng cửa sổ thông minh biết đến. Công nghệ điều khiển ánh sáng phân đoạn (hồng ngoại và nhìn thấy) có thể đẩy nhanh sự phát triển của các sản phẩm thương mại với chức năng nâng cao. "

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí ACS Photonics.