Smart glass - Smart glass

Smart glass i gjennomsiktig tilstand.
Smart glass i ugjennomsiktig tilstand.

Et smart glass eller byttbart glass (også kalt smart vindu eller byttbart vindu i disse applikasjonene) er et glass eller glass hvis lysoverføringsegenskaper endres når spenning, lys eller varme tilføres. Generelt endres glasset fra gjennomsiktig til gjennomsiktig og omvendt, fra å la lys passere til å blokkere noen (eller alle) lysbølgelengder og omvendt. Smart-glass kan bli konstruert ved laminering med en smart film eller valgbar film , ofte ved hjelp av enten glass, akryl eller polykarbonat laminater.

Noen typer smartfilm kan også brukes til å konvertere vanlige vinduer til smartglass enten ved hjelp av en selvklebende smartfilm eller spesiallim.

Smarte glassteknologier inkluderer elektrokromiske , fotokrome , termokrome , suspenderte partikler , mikroblinde og polymerdispergerte flytende krystall- enheter.

Når det er installert i konvolutten til bygninger, skaper smart glass klimatilpassede bygningsskall . Noen fordeler med smarte vinduer er at de kan eliminere behovet for persienner, nyanser eller vindusbehandlinger. Smart glass kan kombinere mange funksjoner, for eksempel justering av naturlig lys, UV- og infrarød blokkering, reklame og sikkerhet.

Historie

På grunn av fuktighetsfølsomhet ble tidligere versjoner av filmen bare brukt til å lage smart glass ved laminering på glass. Selskaper fortsetter å prøve forskjellige installasjonsmetoder for å bruke filmen alene uten å måtte legge til lamineringskostnadene.

applikasjoner

Elektrisk gardin

Smart glass kan brukes til energisparende oppvarming og kjøling i bygninger ved å kontrollere mengden sollys som passerer gjennom et vindu. En gjennomsiktig eller diset temperaturkontrollfilm får smartfilmen til å gå inn i dis når det er sol og innetemperaturen er høy. Når det er sol og innetemperaturen er lav, går det smarte glasset i en gjennomsiktig tilstand.

Personvern

På kontoret:

  • Påført glasset i et konferanserom. Når glasset er gjennomsiktig, kan man se inn i eller ut av rommet, og når det er ugjennomsiktig, kan det brukes som en projeksjonsskjerm.
  • Energibesparende funksjon av glassgardinvegg

Innendørs dekorasjon av oppskalert bolig:

  • Lysdeksel glassgardin, solskinnshus, stue og baderom. Glasset er i grumsete tilstand når det er ute av bruk, noe som beskytter personvernet, og når det blir transparent, kan man bade fullt i solskinn.

Reklame

Produktvisning og kommersiell reklame:

  • Glassvindu, beskytt produktene når det er ugjennomsiktig, og kan brukes til projeksjon for å introdusere produkter; når den er gjennomsiktig, kan den brukes til butikkreklame.

Smart glass kan brukes som en projektorskjerm som kan byttes på et butikkvindu for reklame. Tredje generasjons smartfilm er bra for både fremre og bakre projeksjon, og projiserte bilder kan sees fra begge sider.

Andre bruksområder

Bruksområder for andre spesielle anledninger inkluderer:

  • Glassdøren til et hvilerom er gjennomsiktig når den ikke er i bruk, og går umiddelbart over i grumsete tilstand når døren er lukket.
  • Glassgulv og trapper i andre etasje ser grumsete ut når du går på dem, ellers er de gjennomsiktige.
  • Personvern bruker på sykehus, f.eks. Vinduer på spedbarnsrom og intensivavdelinger, bytte gardiner, for å redusere støv og støy.
  • Når det brukes på støvfrie rom og rengjøringsrom, kan smarte filmer brukes til å bytte mellom gjennomsiktig og ikke-gjennomsiktig, og kan redusere ulemper for kunder som må bruke støvfrie klær som passerer inn og ut av rommet.

Farger

Nye generasjoner med smart glass og smarte filmer inkluderer lav dis og farger som inkluderer: melkehvitt, grått og blått.

Elektrisk byttbart smartglass

Tabellen nedenfor viser en oversikt over de forskjellige elektrisk brytbare smartglassteknologiene:

Teknologi Stat med strøm Stat uten strøm Kommentar
Elektrokromiske enheter Elektriske pulser brukes til å endre lystransmisjonen Opprettholder tidligere tilstand Noe tregt
Polymer dispergerte flytende krystall enheter Gjennomsiktig Ugjennomsiktig Graden av lysoverføring kan justeres
Suspenderte partikler Gjennomsiktig Delvis ugjennomsiktig Graden av lysoverføring kan justeres
Mikro persienner Ugjennomsiktig Gjennomsiktig Bryter tilstand raskt, håndterer slitasje fra UV -stråling godt

Elektrokromiske enheter

Elektrokromiske enheter endrer lysoverføringsegenskapene som respons på spenning og tillater dermed kontroll over mengden lys og varme som passerer gjennom. I elektrokromiske vinduer endrer det elektrokromiske materialet dens opasitet . Et utbrudd av elektrisitet er nødvendig for å endre dets opasitet, men når endringen er utført, er det ikke nødvendig med strøm for å opprettholde den aktuelle nyansen som er nådd.

Første generasjon elektrokromteknologi har en tendens til å ha en gul støping i sine klare tilstander og blå fargetoner i sine fargede tilstander. Mørkingen skjer fra kantene, beveger seg innover, og er en langsom prosess, alt fra mange sekunder til flere minutter (20–30 minutter) avhengig av vindusstørrelse. Nyere elektrokromteknologi eliminerer den gule støpen i klar tilstand og farging til mer nøytrale gråtoner, farging jevnt fremfor utenfra og inn, og akselererer fargehastigheten til mindre enn tre minutter, uavhengig av glassets størrelse. Elektrokromisk glass gir synlighet selv i mørket tilstand og bevarer dermed visuell kontakt med omgivelsene utenfor.

Nylige fremskritt innen elektrokromiske materialer knyttet til overgangsmetallhydridelektrokrom har ført til utvikling av reflekterende hydrider, som blir reflekterende i stedet for å absorbere, og dermed bytter tilstand mellom gjennomsiktig og speilaktig.

Nylige fremskritt innen modifiserte porøse nanokrystallinske filmer har gjort det mulig å lage elektrokromisk display. Visningsstrukturen for enkelt substrat består av flere stablete porøse lag trykt oppå hverandre på et substrat modifisert med en gjennomsiktig leder (for eksempel ITO eller PEDOT: PSS ). Hvert trykt lag har et bestemt sett med funksjoner. En arbeidselektrode består av en positiv porøs halvleder som titandioksid, med adsorberte kromogener . Disse kromogenene endrer farge ved reduksjon eller oksidasjon. En passivator brukes som det negative i bildet for å forbedre elektrisk ytelse. Isolatorlaget tjener formålet med å øke kontrastforholdet og skille arbeidselektroden elektrisk fra motelektroden. Motelektroden gir en høy kapasitans for å motveie ladningen som settes inn/ekstraheres på SEG -elektroden (og opprettholder enhetens ladningsnøytralitet totalt). Karbon er et eksempel på ladningsreservoarfilm. Et ledende karbonlag brukes vanligvis som ledende ryggkontakt for motelektroden. I det siste utskriftstrinnet blir den porøse monolitstrukturen overtrykt med en væske eller polymer-gelelektrolytt, tørket og kan deretter inkorporeres i forskjellige innkapslinger eller innkapslinger, avhengig av applikasjonskravene. Displayene er veldig tynne, vanligvis 30 mikrometer, eller omtrent 1/3 av et menneskehår. Enheten kan slås på ved å bruke et elektrisk potensial på det transparente ledende substratet i forhold til det ledende karbonlaget. Dette forårsaker en reduksjon av viologenmolekyler (farge) inne i arbeidselektroden. Ved å reversere det påførte potensialet eller tilveiebringe en utladningsbane, bleker enheten. Et unikt trekk ved den elektrokromiske monolitten er den relativt lave spenningen (rundt 1 volt) som trengs for å farge eller bleke biologene. Dette kan forklares med de små overpotensialene som trengs for å drive den elektrokjemiske reduksjonen av overflateadsorberte viologener/kromogener.

De fleste typer smartfilm krever høy spenning (f.eks. 110 VAC) for å betjene smartfilmen, og derfor må slike typer smartfilmer være innelukket i glass-, akryl- eller polykarbonatlaminater for å gi elektrisk sikkerhet til brukere som kan berøre glasset.

Polymer dispergerte flytende krystall enheter

I polymer-dispergerte flytende krystallinnretninger (PDLCer) oppløses eller dispergeres flytende krystaller i en flytende polymer etterfulgt av størkning eller herding av polymeren. Under endringen av polymeren fra en væske til et fast stoff, blir de flytende krystallene uforenlige med den faste polymeren og danner dråper gjennom den faste polymeren. Herdingsforholdene påvirker størrelsen på dråpene som igjen påvirker de siste driftsegenskapene til det "smarte vinduet". Vanligvis plasseres den flytende blandingen av polymer og flytende krystaller mellom to lag glass eller plast som inkluderer et tynt lag av et gjennomsiktig, ledende materiale etterfulgt av herding av polymeren, og derved danne den grunnleggende sandwichstrukturen til det smarte vinduet. Denne strukturen er faktisk en kondensator.

Elektroder fra en strømforsyning er festet til de gjennomsiktige elektrodene. Uten påført spenning arrangeres de flytende krystallene tilfeldig i dråpene, noe som resulterer i spredning av lys når det passerer gjennom den smarte vindusenheten. Dette resulterer i det gjennomsiktige, "melkehvite" utseendet. Når en spenning påføres elektrodene, får det elektriske feltet som dannes mellom de to gjennomsiktige elektrodene på glasset til at de flytende krystallene justeres, slik at lys kan passere gjennom dråpene med svært liten spredning og resultere i en gjennomsiktig tilstand. Graden av gjennomsiktighet kan styres av den påførte spenningen. Dette er mulig fordi bare noen få av de flytende krystallene justeres helt i det elektriske feltet ved lavere spenninger, så bare en liten del av lyset passerer gjennom mens det meste av lyset er spredt. Når spenningen økes, forblir færre flytende krystaller ute av justering, noe som resulterer i at mindre lys blir spredt. Det er også mulig å kontrollere mengden lys og varme som passerer gjennom når fargetoner og spesielle indre lag brukes.

Suspenderte partikler

I suspenderte partikkelinnretninger (SPD-er) blir et tynt filmlaminat av stavlignende nanoskala partikler suspendert i en væske og plassert mellom to glass- eller plastbiter, eller festet til ett lag. Når ingen spenning påføres, organiseres de suspenderte partiklene tilfeldig, og blokkerer og absorberer dermed lys. Når det påføres spenning, justeres de suspenderte partiklene og lar lyset passere. Ved å variere spenningen til filmen varierer orienteringen til de suspenderte partiklene, og regulerer derved fargen på glasset og mengden lys som overføres. SPD -er kan justeres manuelt eller automatisk for å nøyaktig kontrollere mengden lys, gjenskinn og varme som passerer gjennom.

Mikro persienner

Scanning Electron Microscope (SEM) bilde av mikro-persienner

Mikro-persienner styrer mengden lys som passerer som svar på påført spenning. Mikropersiennene består av rullede tynne metallgardiner på glass. De er veldig små og dermed praktisk talt usynlige for øyet. Metalllaget avsettes ved magnetronforstøvning og mønstres ved laser- eller litografiprosess. Glassunderlaget inkluderer et tynt lag av et transparent ledende oksyd (TCO) lag. En tynn isolator avsettes mellom det valsede metallaget og TCO -laget for elektrisk frakobling. Uten påført spenning rulles mikro-persienner og lar lyset passere gjennom. Når det er en potensiell forskjell mellom det valsede metallaget og det transparente ledende laget, forårsaker det elektriske feltet som dannes mellom de to elektrodene at de rullede mikroblindene strekker seg ut og dermed blokkerer lys. Mikropersiennene har flere fordeler, inkludert byttehastighet (millisekunder), UV-holdbarhet, tilpasset utseende og overføring. Mikropersiennene er utviklet ved National Research Council (Canada) . Mikropersienner for smart glass

Relaterte områder av teknologi

Uttrykket smart glass kan tolkes i en bredere forstand til også å omfatte glass som endrer lysoverføringsegenskaper som svar på et miljøsignal som lys eller temperatur.

  • Ulike typer glass kan vise en rekke kromiske fenomener , det vil si, basert på fotokjemiske effekter, endrer glasset sine lysoverføringsegenskaper som svar på et miljøsignal som lys ( fotokromisme ), temperatur ( termokromisme ) eller spenning ( elektrokromisme ).
  • Flytende krystaller, når de er i en termotrop tilstand, kan endre lysoverføringsegenskapene som respons på temperaturen.
  • Ulike metaller er undersøkt. Tynne Mg-Ni-filmer har lav synlig transmittans og er reflekterende. Når de blir eksponert for H 2 gass eller reduseres ved en alkalisk elektrolytt, de blir gjennomsiktig. Denne overgangen tilskrives dannelsen av magnesiumnikkelhydrid , Mg 2 NiH 4 . Filmer ble laget ved cosputtering fra separate mål for Ni og Mg for å lette variasjoner i sammensetning. Enkeltmål DC magnetronforstøvning kan til slutt brukes, noe som ville være relativt enkelt sammenlignet med avsetning av elektrokromiske oksider, noe som gjør dem rimeligere. Den Lawrence Berkeley National Laboratory fastslått at nye overgangsmetaller var billigere og mindre reaktiv, men inneholdt de samme egenskaper, og dermed ytterligere reduserer kostnadene.
  • Wolfram-dopet vanadiumdioksid VO 2- belegg reflekterer infrarødt lys når temperaturen stiger over 29 ° C (84 ° F), for å blokkere sollysoverføring gjennom vinduer ved høye omgivelsestemperaturer. Vanadiumdioksid gjennomgår en halvleder-til-metall-overgang ved en relativt lav temperatur. Denne overgangen endrer materialet fra å ha ledende egenskaper til isolerende egenskaper og ender med å endre fargen på glasset så vel som dets overføringsegenskaper. Når belegget har gjennomgått denne endringen, kan det effektivt holde det det isolerer fra å få varme gjennom å filtrere ut det infrarøde spekteret.

Denne typen glass kan ikke kontrolleres manuelt. I kontrast kan alle elektrisk koblede smarte vinduer gjøres til å automatisk tilpasse sine lysoverføringsegenskaper som respons på temperatur eller lysstyrke ved integrering med henholdsvis et termometer eller fotosensor .

Eksempler på bruk

ICE 3 -tog med utsikt inn i førerhuset
ICE 3 -tog med glasspanel byttet til "frostet" modus

Eureka Tower i Melbourne har en glassterning som stikker 3 m (10 fot) ut fra bygningen med besøkende inne, suspendert nesten 300 m (984 ft) over bakken. Når man kommer inn, er glasset ugjennomsiktig når terningen beveger seg ut over kanten av bygningen. Når det er helt utvidet over kanten, blir glasset klart.

The Boeing 787 har elektrokromatiske vinduer som erstattet den trekke ned persienner på eksisterende fly.

NASA prøver å bruke elektrokromikk for å håndtere det termiske miljøet som de nyutviklede Orion- og Altair -romfartøyene opplever .

Smart glass har blitt brukt i noen småproduserte biler, inkludert Ferrari 575 M Superamerica .

ICE 3 høyhastighetstog bruker elektrokromatiske glasspaneler mellom kupeen og førerhuset.

De heiser i Washington Monument bruke smart glass for at passasjerene å se minnesteiner inne i monumentet.

Byens toalett på Amsterdams Museumplein -torg har smart glass for enkelt å bestemme status for en tom bod når døren er lukket, og deretter for personvernet når den er okkupert.

Bombardier Transportation har intelligente uklarhetsvinduer i Bombardier Innovia APM 100 som opererer på Singapores Bukit Panjang LRT-linje , for å hindre passasjerer i å kikke inn i leiligheter mens toget beveger seg og planlegger å tilby vinduer med smart glassteknologi i sin Flexity 2- jernbane kjøretøyer .

Den kinesiske telefonprodusenten OnePlus demonstrerte en telefon hvis bakre kameraer er plassert bak en rute av elektrokromisk glass.

Offentlige toaletter i Tokyo bruker denne teknologien når døren til toalettet er låst.

I populærkulturen

  • Filmen Blade Runner fra 1982 inneholder en tidlig skildring av smart glass i en scene der et rom er mørket med en smart glasslignende nyanse, slik at Rick Deckard , spilt av Harrison Ford , kan administrere en polygrafstil for å avgjøre om Rachael, fremstilt av Sean Young , er en organisk robot kjent som en replikant .
  • Filmen Philadelphia fra 1993 inneholder en scene der et stort konferanserom midt i advokatfirmaet har vegger av glass på tre sider. Jason Robards sier: "Har du noe imot å slå vinduene?", Og en bryter kastes, og alle vinduene blir umiddelbart gjennomskinnelige, slik at ingen kan se dem skyte karakteren til Tom Hanks.
  • I spillet Dino Crisis fra 1999 er det et "skuddsikkert glass laget av flytende krystall. Du kan ikke se gjennom det fordi det for øyeblikket er satt til" røyk "-modus, slik hovedpersonen Regina beskriver et glasspanel i det siste området av spillet.
  • Smart glass er sett i filmen The Sum of All Fears fra 2002 , der Jack Ryan , spilt av Ben Affleck , føres inn i et hemmelig rom i Pentagon , hvis vinduer bleker når døren lukkes.
  • Smart glass kan sees i den tredje sesongen av TV -serien 24 , der Jack Bauer endret synligheten til frostet glass for å skjule utsikten mens han injiserte heroin.
  • Smart glass er nevnt i sesong tre, episode fem av CSI: Miami , med tittelen "Legal", der en ung dame som jobber undercover for å avsløre drikking under barn, blir myrdet i et rom skjermet av det Ryan Wolfe omtaler som "intelligent glass", hvor lukking av døren fullfører en elektrisk krets, noe som gjør glassfrosten over og blir ugjennomsiktig. Episoden ble første gang sendt i 2004.
  • Smart glass sees i TV-serien Lie to Me med avhør/intervjuerommet på Lightman Group-kontorene, bestående av det som utgjør en boks i en størrelse i et større rom, med smarte glassvegger. Veggene ser ut til å være hvite og ugjennomsiktige det meste av tiden, men kan gjøres tydelige for å avsløre de som observerer et emne utenfra.
  • Smart glass ble omtalt i videospillet Tom Clancy's Splinter Cell: Chaos Theory fra 2005 i et femte oppdrag, "Displace International", slik at hovedpersonen raskt kan bytte mellom på og av -modus med sitt OCP -pistolfestet.
  • Smart glass ble vist i filmen Iron Man (2008) , etter at reporteren Christine Everhart våknet etter et nattopphold med Tony Stark .
  • Smart glass blir sett i bruk i White Collar sesong 1 episode 8 "Hard Sell" når Neal kommer til å fortelle Daniel Reed at Avery planlegger å forråde ham. Daniel snur en bryter og kontorvinduet hans blir frostet og forhindrer Avery i å titte inn mens de snakker.
  • Smart glass ble omtalt i James Bond -filmen Skyfall i 2012 , og avslørte Raoul Silva for M etter at han ble tatt til fange.
  • Smart glass ble brukt på badet i The Real World: Austin .
  • Dimbart smartglass ble omtalt i filmen 2014, Captain America: The Winter Soldier , på SHIELD -kontoret i Washington, DC
  • Smart glass ble omtalt i animasjonsfunksjonen Big Hero 6 fra 2014 , brukt av Tadashi Hamada til kontoret hans.
  • I den femte sesongen av Angel strekker smart glass inn den indre veggen på Angel's kontor, og kan frostes over ved å snu en bryter under Engles skrivebord. (De fiktive Vampyr-sikre "necro-herdet glass" linjer de ytre veggene av bygningen.)
  • Elektrokrom glass kan sees i vid bruk på videospillet Deus Ex: Mankind Divided i 2016 . EC -glass brukes ofte for å blokkere/fjerne blokkering av rom mellom rom og omgivelsene.
  • I det koreanske dramaet What's Wrong with Secretary Kim i 2018 klemte Lee Young-joon sin sekretær, Kim Mi-so, da plutselig tre av Mi-so sine venner, Mr. Jung, Kim Ji-ah og Bong, var. ser på dem fra Mr. Lees vindu. Mi-so innså at de ble overvåket, så hun grep en fjernkontroll og aktiverte det elektrokromiske glasset for å hindre dem i å se hva som skjedde.
  • I videospillet Grand Theft Auto V fra 2013 kan en viss bygning kjøpt av spilleren i spillets online -modus oppgraderes med "personvernglass".

Se også

Referanser

Videre lesning

Eksterne linker