Новое умное стекло умеет блокировать свет по команде

Исследователи разработали «умное стекло», которое подобно хамелеону меняется от дымчатого к прозрачному, и может быть настроено на разную длину световой волны. Такой результат может означать, что нам больше никогда не понадобятся занавески, а также, что наши дома начнут экономить электричество, поскольку стекло динамически контролирует количество света и солнечного тепла, проходящего через окна.

Новое стекло было разработано командой Национальной лаборатории Беркли, Калифорния, и Автономного университета Барселоны. Оно сделано из ниобата – компаунда, состоящего из элементов ниобия и кислорода. Ингредиенты смешиваются с нанометровыми кристаллами оловянного оксида индия, который используется в тачскринах для определения прикосновения к экрану.

Результирующий материал называется стеклом, потому что он имеет характерную структуру стекла: молекулы в нём хаотично разбросаны без определённого паттерна, подобно молекулам жидкости. Но в отличие от жидкости, оно не течёт.

Такая смесь ниобата и оксида индия представляет собой аморфное твёрдое тело (то есть стекло), окружённое нанокристаллами, покрытыми ниобатом. Лист такого стекла помещается на электрод и к нему добавляют слой жидкого электролита, за которым следует второй электрод. Когда к этой конструкции подводится напряжение, она меняет свою прозрачность. При 4 вольтах стекло полностью прозрачное, при 2,3 вольтах оно блокирует околоинфракрасное излучение. А при 1,5 вольтах оно блокирует видимый и околоинфракрасный свет. Это происходит потому, что электрические заряды изменяют структуру нанокристаллов таким образом, что они начинают блокировать определённые длины волн.

В бытовом применении умное стекло будет представлять собой слой микрометровой толщины, который будет наноситься поверх обычного стекла, но исследователям ещё предстоит найти способ его закрепления в структуре здания.

Например, электролит, по всей видимости, придётся сделать твёрдым. Также команде следует найти хороший материал для электродов – в своём эксперименте они использовали для одного из них литий, но это непрактично и небезопасно для больших панелей.

Но даже несмотря на эти затруднения, новое стекло открывает дорогу материалам, которые меняются по команде, и при этом могут быть изготовлены без применения экзотических производственных техник.