MIT hat Fenster erstellt, die die Transparenz schnell ändern

Eine Gruppe von Forschern des Massachusetts Institute of Technology hat eine neue elektrochemische Methode entwickelt, um die Transparenz von Glas schnell zu ändern. Unter dem Einfluss von Spannung wird es in wenigen Sekunden dunkel und hört auf, Licht zu übertragen. Und umgekehrt, dann können Sie in wenigen Sekunden in den ursprünglichen Zustand zurückkehren. Um einen transparenten oder undurchsichtigen Zustand aufrechtzuerhalten, ist keine Energie erforderlich - nur um den Zustand zu ändern.

Laut den Autoren der wissenschaftlichen Arbeit kann diese Technologie möglicherweise Strom in Räumen sparen. Wenn an sonnigen Tagen die Fenster undurchsichtig werden, sinken die Raumheizung und die Kosten für die Klimatisierung.

Wissenschaftler stellen fest, dass es derzeit eine Reihe alternativer Methoden gibt, um die Transparenz von Glas zu ändern. Ihre Methode zeichnet sich jedoch durch ihre Geschwindigkeit und ihren geringen Energieverbrauch aus.

Mircea Dincă, Hauptautorin des Papiers, Professorin für Chemie am Massachusetts Institute of Technology, erklärtdass bei der Herstellung von Glas elektrochemische Materialien verwendet wurden, die unter dem Einfluss von Spannung Farbe und Transparenz ändern. Sie unterscheiden sich radikal von photochromen Materialien, die in berühmten Chamäleongläsern verwendet werden, die sich im Licht verdunkeln. Photochrome Materialien reagieren viel langsamer und weisen einen geringen Grad an Transparenzänderung auf. Bestehende elektrochrome Materialien, die einen sehr begrenzten Umfang haben, leiden unter den gleichen Einschränkungen. In Boeing 787-Flugzeugen bestehen Bullaugen beispielsweise aus elektrochromem Glas. Sie werden auch dunkler, wenn Spannung angelegt wird, der Vorgang dauert jedoch einige Minuten. Das ist natürlich zu lang.

Glasausfall


Glasaufhellung


Die Dauer des Prozesses zur Änderung des Zustands von elektrochromem Glas beruht auf der Tatsache, dass es notwendig ist, das gesamte Material mit positiv geladenen Ionen zu füllen, unter deren Einfluss das Material seine Farbe ändert. Ionen bewegen sich relativ langsam - der Vorgang dauert also relativ lange.

Chemiker des Massachusetts Institute of Technology haben diese Einschränkung überwunden, indem sie metallorganische Gerüststrukturen (metallorganische Gerüste, MOFs) verwendet haben, durch die Elektronen und Ionen mit sehr hohen Geschwindigkeiten hindurchtreten können. Solche Materialien werden seit mehreren Jahrzehnten in der Industrie eingesetzt. Zum Beispiel sind sie wie ein Schwamm, der eine große Menge Wasserstoff ansammeln und speichern kann. Sie werden als Katalysatoren für andere Zwecke verwendet. Aber eine Gruppe von Forschern vom MIT war die erste, die sie einsetzteoptische Eigenschaften metallorganischer Rahmenstrukturen.

Den Wissenschaftlern gelang es auch, das Problem des Farbschattens von dunklem Glas zu lösen. Sogar die Bullaugen der Boeing 787 in einem dunklen Zustand repräsentieren tatsächlich einen dunklen Grünton. Neue elektrochemische Gläser ändern ihren Zustand von vollständig transparent zu fast vollständig schwarz, was aus einer Mischung von Grün und Rot besteht.

Auf physikalischer Ebene besteht das Material aus zwei Komponenten: organischem Material und Metallsalz. Beim Mischen bilden sie einen Materialfilm ähnlich MOF-74, jedoch mit der Möglichkeit von Redoxprozessen. Abhängig von der Verwendung des Magnesium- oder Nickelsalzes kann es sich um Mg ₂ (NDISA) (H ₂ O) ₂ ] ⋅ 2,4 (H _{2) handeln}O) (Mg-NDISA) oder [Ni ₂ (NDISA) (H ₂ O) ₂ ] ⋅ 4 (H ₂ O) (Ni-NDISA).

Zusätzlich zu Fensterglas kann das neue Material bei einigen Arten von Displays nützlich sein, die ein Bild anzeigen können, ohne Energie zu verbrauchen, wie z. B. elektronische Tinte.

Die wissenschaftliche Arbeit veröffentlicht 11. August 2016 in der Zeitschrift Chem (doi: 10.1016 / j.chempr.2016.06.013).

Source: https://habr.com/ru/post/de396863/