Smart-Glas in einem Schritt, Chemical & Engineering News
Nach Angaben des National Renewable Energy Laboratory. Gebäude verbrauchen 71% des Stroms in den USA verbraucht; etwa 30% dieser Belastung kommt von der Elektrizität für Energie durch die Fenster verloren zu machen braucht. Elektrochromen Fenster, die dunkler oder heller in Abhängigkeit von der Spannung über sie, könnten dazu beitragen, durch Verdunkelung Wärmeübertragung von Infrarotlicht zu blockieren. Aber diese Fenster erfordern mehrere Schichten von Materialien und sind komplex und teuer zu machen.
Die Struktur eines elektrochromen Fenster ähnelt der einer Batterie. Glaselektroden sandwichartig eine elektrochrome Schicht, die typischerweise aus Wolframoxid gemacht, und einem Elektrolyten, in der Regel Lithium-Ionen enthält. Eine Spannung über dem Gerät macht Ionen in den elektrochromen Material bewegen, ändert seine optischen Eigenschaften, so dass es sichtbare und IR-Licht absorbiert. Umkehren der Spannung macht die Ionen wandern, und das Fenster wird wieder farblos.
Elektrochromen Fenstern benötigen eine zusätzliche Antireflex äußere Beschichtung der Fenster Transparenz, ohne sie zu erhöhen, sie sind ziemlich dunkel. Diese Beschichtungen erhöhen die Fenster der Kosten. Zur Beseitigung der zusätzlichen Kosten, Kuan-Jiuh Lin. Chemiker an der National Chung Hsing University. in Taiwan, hat versucht, eine Beschichtung zu machen, die sowohl antireflektierende und elektrochromen ist.
Titandioxid-Nanodrähte diese Eigenschaften besitzen, sondern sie auf Glaselektroden wachsen, ist nicht einfach, sagt Lin. So entwickelte er eine einfache Methode. Zuerst er und seine Kollegen eine dünne Schicht aus Titan auf der Glaselektrode sputtern. Dann tauchen sie es in ein Gefäß, enthaltend Natriumhydroxid und erwärmt auf 80 ° C für eine Stunde. Die Base reagiert mit der Titanoberfläche Titandioxid-Nanodrähte zu bilden. Lin kann durch Variation der Konzentration der Base Nanodrahtüberzügen unterschiedlicher Dicke bilden. Er testete die resultierenden Materialien, die transparent und die meisten porösen zu finden. Größere Porosität ermöglicht die Lithium-Ionen mehr frei durch die elektrochromen Vorrichtung zu bewegen. Die besten Performance-Nanodrähte kamen aus einer 2,5-M-Lösung. Lin verwendete diese ein kleines, 1,69-cm 2 elektrochromen Fenster zu machen, die hellgrau eingeschaltet, wenn er -4,5 Volt über sie angelegt. Lin konnte die Farbänderung rückgängig machen, indem 1 Volt angelegt wird. Sein Brechungsindex, 1,37, war etwa die gleiche wie die der am häufigsten verwendeten Antireflexbeschichtungen.
Das Konzept der Kombination von antireflektiven und elektrochromen Eigenschaften in einem einzigen Material „für eine Weile gewesen ist“, sagt Sarbajit Banerjee, Chemiker an der State University of New York in Buffalo. Lin, fügt er hinzu, hat gezeigt, dass es funktioniert.