جعل MIT النوافذ التي تغير الشفافية بسرعة

طورت مجموعة من الباحثين من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا طريقة كهروكيميائية جديدة لتغيير شفافية الزجاج بسرعة. تحت تأثير الجهد الكهربائي ، يصبح مظلمًا في بضع ثوان ويتوقف عن نقل الضوء. والعكس بالعكس ، ثم في بضع ثوانٍ يمكنك العودة إلى حالتها الأصلية. لا يتطلب الحفاظ على حالة شفافة أو غير شفافة طاقة - فقط لتغيير الحالة.

وفقًا لمؤلفي العمل العلمي ، يمكن لهذه التقنية توفير الكهرباء في الغرف ، إذا أصبحت النوافذ معتمة في الأيام المشمسة ، فستقل حرارة الغرفة وتكلفة تكييف الهواء.

يلاحظ العلماء أن هناك حاليًا عددًا من الطرق البديلة لتغيير شفافية الزجاج ، لكن طريقتهم ملحوظة لسرعته واستهلاكه المنخفض للطاقة.

المؤلف الرئيسي للدراسة، وهو أستاذ الكيمياء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ميرسيا Dinke (ميرسيا Dincă) يشرحأنه في صنع الزجاج يستخدم المواد الكهروكيميائية التي تغير اللون والشفافية تحت تأثير الجهد. وهي تختلف جذريًا عن المواد اللونية الضوئية المستخدمة في نظارات الحرباء الشهيرة ، والتي تصبح داكنة في الضوء. تتفاعل المواد اللونية الضوئية بشكل أبطأ بكثير ولها درجة منخفضة من تغيير الشفافية. وتعاني المواد الكهروميكانيكية الموجودة ذات النطاق المحدود من نفس القيود. على سبيل المثال ، في طائرات بوينج 787 ، يتم تصنيع الكوات الزجاجية من الزجاج الكهربائي. كما أنها تصبح داكنة عند تطبيق الجهد ، لكن العملية تستغرق عدة دقائق. من الواضح أن هذا طويل جدًا.

تعتيم الزجاج


اشراق الزجاج


ترجع مدة عملية تغيير حالة الزجاج الكهرومغناطيسي إلى حقيقة أنه من الضروري ملء المادة بالكامل بأيونات ذات شحنة موجبة ، وتحت تأثير المادة التي يتغير لونها. تتحرك الأيونات ببطء نسبيًا - لذا تستغرق العملية وقتًا طويلاً نسبيًا.

تغلب الكيميائيون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا على هذا القيد باستخدام هياكل الإطار المعدني العضوي (الأطر المعدنية العضوية ، MOFs) ، والتي تسمح للإلكترونات والأيونات بالمرور بسرعات عالية جدًا. وقد استخدمت هذه المواد في الصناعة لعدة عقود. على سبيل المثال ، إنها مثل الإسفنج القادر على تجميع وتخزين كمية كبيرة من الهيدروجين. يتم استخدامها كمحفزات لأغراض أخرى. لكن مجموعة من الباحثين من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا كانوا أول من استخدمالخصائص البصرية لهياكل الإطار المعدنية العضوية.

تمكن العلماء أيضًا من حل مشكلة الظل اللوني للزجاج الداكن. حتى الفتحات الموجودة في طائرة بوينج 787 في حالة مظلمة تمثل في الواقع ظلًا مظلمًا من اللون الأخضر. تغير النظارات الكهروكيميائية الجديدة حالتها من شفافة تمامًا إلى سوداء بالكامل تقريبًا ، والتي تتكون من مزيج من الأخضر والأحمر.

على المستوى المادي ، تتكون المادة من مكونين: المواد العضوية والملح المعدني. عند الخلط ، فإنها تشكل فيلمًا من مادة مشابهة لـ MOF-74 ، ولكن مع إمكانية عمليات الأكسدة والاختزال. اعتمادًا على استخدام المغنيسيوم أو ملح النيكل ، قد يكون Mg ₂ (NDISA) (H ₂ O) ₂ ] ⋅ 2.4 (H ₂O) (Mg-NDISA) أو [Ni ₂ (NDISA) (H ₂ O) ₂ ] ⋅4 (H ₂ O) (Ni-NDISA).

بالإضافة إلى زجاج النوافذ ، يمكن أن تكون المادة الجديدة مفيدة في بعض أنواع الشاشات التي يمكنها عرض صورة دون استهلاك الطاقة ، مثل الحبر الإلكتروني.

تم نشر العمل العلمي في 11 أغسطس 2016 في مجلة Chem (doi: 10.1016 / j.chempr.2016.06.06.013).

Source: https://habr.com/ru/post/ar396863/