كيف يمكن أن يصبح الزجاج الذكي أكثر ذكاء؟
الكيمياء والصيدلة >>>> كيمياء
Image: SYR-RES
ويمكن ضبط الزجاج الذكي يدويًّا أو تلقائيًّا للتحكم في كمية الضوء والوهج والحرارة التي تمر عبر النافذة. فمثلًا يمكن استخدام الزجاج الذكي لتقليل الحاجة إلى تكييف الهواء في أثناء أشهر الصيف والتدفئة في الشتاء (1)؛ إذ تعمل النوافذ الذكية على تقليل استهلاك الكهرباء المرتبط بتبريد المباني عن طريق منع الإشعاع الحراري من الشمس أو الحرارة من دخول المباني (2).
وللزجاج الذكي عدة أصناف تبعًا لنوع المحفز الذي تستجيب له، فمنها ما يستجيب للضوء ومنها ما يستجيب للحرارة أو التيار الكهربائي (1)، وهذه الأنواع هي:
- Thermochromic Glass (TC)
- Electro Chromic Glass (EC)
- Suspended Particle Devices (SPD)
- Polymer Dispersed Liquid Crystal Devices (PDLC)
ودرس الباحثون على وجه التحديد الجسيمات النانوية من أكسيد التنغستن، وكشفت تجاربهم أن الجسيمات النانوية المفردة في حد ذاتها تلمع أسرع بأربع مرات من الشرائح المكونة من الجسيمات النانوية نفسها، وذلك لأن الوصلات ما بين شرائح الجسيمات النانوية تحجز أيونات الليثيوم مما يبطئ سلوك التصبغ، وبمرور الوقت تؤدي المصائد الأيونية إلى تدهور الأداء أيضًا (2).
ولدعم النظرية ودراسة كيفية امتصاص الضوء وبعثرته بواسطة الجسيمات النانوية، صنع الباحثون عينات حاوية على كميات مختلفة من الجسيمات النانوية التي وضعوها في عيناتهم الأولى وشاهدوا كيفية تغير سلوكيات التصبغ مع ازدياد اتصال الجسيمات النانوية مع بعضها البعض. ثم استخدموا المسح المجهري الإلكتروني للحصول على صور عالية الدقة لطول الجسيمات النانوية وعرضها وتباعدها وبذلك تمكنوا من معرفة عدد الجسيمات التي تجمعت معًا والتي كانت موزعة على حدة.
وبناءً على النتائج التجريبية، اقترح الباحثون أنه يمكن تحسين أداء الزجاج الذكي بصنع مادة قائمة على الجسيمات النانوية مع جزيئات متباعدة على نحوٍ مدروس لتجنب حدوث الاصطياد الأيوني.
وتقدم تقنية التصوير الخاصة بهذه الدراسة طريقة جديدة لربط بنية الجسيمات النانوية وخصائصها؛ التي أدت إلى تحسين أداء النافذة الذكية بصفتها أحد تطبيقاتها. ولكن الفائدة الأكبر قد تحدث عند تطبيق هذه التقنيات في البطاريات وخلايا الوقود والمكثفات وأجهزة الاستشعار (2).
*وهي مجموعة من المواد التي يتغير لونها أو درجة عتامتها عند تعريضها لتيار كهربائي (1).
المصادر:
2. Evans C, Ellingworth A, J. Cashen C, R. Weinberger C, B. Sambur J. Influence of single-nanoparticle electrochromic dynamics on the durability and speed of smart windows. PNAS [Internet]. 2019 [cited 25 November 2020];. Available from: هنا
3. Pacheco-Torgal F, Czarnecki L, Pisello A, Cabeza L, Goran-Granqvist C. Eco-efficient materials for reducing cooling needs in buildings and construction. Duxford: Woodhead Publishing; 2015.
