ساخت پنجره‌های هوشمند کم‌هزینه با مواد جدید

به گزارش ایسنا، ایده این دانشمندان بر این اساس استوار است که هر چه ماده مثل بادکنک ترکیده شده، بیش‌تر کشیده شود، شفاف‌تر می‌شود و نور بیش‌تری از بین آن عبور می‌کند.

دانشمندان دانشگاه MIT با توجه به این ایده و با در نظر داشتن ضخامت و درجه کشیدگی ماده، توانستند پیش‌بینی کنند که نور تا چه اندازه می‌تواند از بین یک ماده منتشر شود. با استفاده از این تئوری، به طور دقیق می‌توان پیش‌بینی کرد که شفافیت یک ساختار پلیمری پلاستیک مانند وقتی تحت تاثیر کشش قرار می‌گیرد چگونه تغییر می‌کند.

محققان دانشکده مهندسی شهری و محیط زیست MIT اظهار کردند: این ساختار پلیمری مورد آزمایش و پیش‌بینی رفتار آن می‌تواند در طراحی مواد ارزان‌تر برای پنجره‌های هوشمند که به طور اتوماتیک خودشان را نسبت به میزان نور ورودی تنظیم می‌کنند، مفید باشد.

با استفاده از پنجر‌ه‌هایی که به طور اتوماتیک نسبت به نور واکنش نشان می‌دهند، دیگر نیازی نیست که هزینه زیادی صرف نورپردازی و تهویه هوا شود. مشکل اینجاست که تولید این مواد برای ساخت هر پنجره در ساختمان، بسیار هزینه‌بر است و این محققان به دنبال راه ارزان‌تر و ساده‌تری بودند که با کشیدن یک ماده خیلی ساده همچون یک پلیمر شفاف که به راحتی در دسترس باشد، به نور اجازه عبور بیش‌تر یا کم‌تر بدهد و به این ترتیب نور ورودی را تنظیم کند.

ایده محققان این بود که سطح پنجره را با چندین لایه از ساختار پلیمری پوشش دهند. آن‌ها از معادله به دست آمده برای تعیین مقدار نیروی اعمال شده بر روی لایه پلیمری که برای تنظیم موثر نور ورودی لازم بود استفاده کردند.

پژوهشگران به همین منظور به ساخت نوعی کامپوزیت رنگی پرداختند که رنگ یا شفافیت آن در پاسخ به تحریک‌های خارجی همچون نیروی الکتریسیته، شیمیایی یا مکانیکی تغییر می‌کرد. آن‌ها ورقه‌های نازک مستطیلی از PDMS ساختند که با محلولی از ذرات خشک میکرونی سیاه ترکیب شده بود و می‌توانست به سادگی کشیده یا از نظر مکانیکی تغییر شکل دهد. در حالت عادی این ماده ظاهر مات و کدری دارد و به محض کشیده شدن یا باد شدن ماده شفاف شده و به نور بیش‌تری اجازه عبور می‌دهد.

نتایج این مطالعه در مجله علمی Advanced Optical Materials به چاپ رسیده است.