Как только стакан переключен от ясного до темноты, или наоборот, новая система требует малого ни к какому праву поддержать ее новое государство; в отличие от других материалов, этому только нужно электричество, когда пора переключиться назад снова.О результатах сообщает на этой неделе в сетевом журнале Chem, в статье преподаватель MIT химии Mircea Dinca, докторант Халид Аль-Кааби, и бывшая postdoc Кейси Уэйд, теперь доцент в Университете Брандейса.Новое открытие использует электрохромные материалы, которые изменяют их цвет и прозрачность в ответ на приложенное напряжение, объясняет Динка. Они очень отличаются от фотохромовых материалов, таковы как найденные в некоторых очках, которые становятся более темными, когда свет становится более ярким.
Такие материалы имеют тенденцию иметь намного более медленное время отклика и претерпевать меньшее изменение на их уровнях непрозрачности.Существующие электрохромные материалы страдают от подобных ограничений и нашли только применение ниши. Например, у самолетов Боинга 787 есть электрохромные окна, которые становятся более темными, чтобы препятствовать тому, чтобы яркий солнечный свет ярко светил через каюту. Окна могут быть затемнены, включив напряжение, Динка говорит, но, «когда Вы щелкаете выключателем, на самом деле требуется несколько минут для окна, чтобы стать темным.
Очевидно, Вы хотите, чтобы это было быстрее».Причина той медлительности состоит в том, что изменения в материале полагаются на движение электронов – электрический ток – который дает целому окну отрицательный заряд. Положительные ионы тогда перемещаются через материал, чтобы восстановить электрический баланс, создавая изменяющий цвет эффект.
Но в то время как электроны текут быстро через материалы, ионы перемещаются намного более медленно, ограничивая общую скорость реакции.Команда MIT преодолела это при помощи подобных губке материалов, названных металлически-органическими структурами (министерства финансов), которые могут провести и электроны и ионы на очень высоких скоростях. Такие материалы использовались в течение приблизительно 20 лет для их способности сохранить газы в их структуре, но команда MIT была первой, чтобы использовать их для их электрических и оптических свойств.
Другая проблема с существующими версиями самоштриховки материалов, Динка говорит, состоит в том, что «трудно получить материал, который изменяется от абсолютно прозрачного до, скажем, абсолютно черный». Даже окна в этих 787 могут только измениться на темный оттенок зеленого, вместо того, чтобы стать непрозрачными.
В предыдущем исследовании в области министерств финансов Dinca и его студенты сделали материал, который мог повернуться от ясного до оттенков синего или зеленого цвета, но в этой работе, о которой недавно сообщают, они достигли долгожданной цели производства покрытия, которое может пойти полностью от совершенно ясного до почти черного (достигнутый, смешав два дополнительных цвета, зеленые и красные). Новый материал сделан, объединив два химических соединения, органический материал и металлическую соль. После того, как смешанный, они самособираются в тонкую пленку переключаемого материала.«Это – эта комбинация этих двух относительно быстрого времени переключения и почти черного цвета, который действительно взволновал людей», говорит Динка.
У новых окон есть потенциал, он говорит, чтобы сделать намного больше, чем просто предотвращение яркого света. «Они могли привести к довольно значительным энергосбережениям», говорит он, решительно уменьшая потребность в кондиционере в зданиях со многими окнами в горячих климатах. «Вы могли просто щелкнуть выключателем, когда солнце светит через окно, и поверните его темный», или даже автоматически заставьте ту целую сторону здания пойти темная внезапно, говорит он.В то время как свойства материала были теперь продемонстрированы в лабораторном урегулировании, следующий шаг команды должен сделать небольшое устройство для дальнейшего тестирования: образец с 1 квадратом дюйма, чтобы продемонстрировать принцип в действии для потенциальных инвесторов в технологии и помочь определить, каковы производственные затраты для таких окон были бы.Дальнейшее тестирование также необходимо, Динка говорит, чтобы продемонстрировать то, что они определили от предварительного тестирования: этим однажды выключатель щелкают и существенный цвет изменений, он не требует никакому дальнейшему праву поддержать ее новое государство. Никакая дополнительная мощность не необходима, пока выключателем не щелкают, чтобы возвратить материал к его бывшему государству, или ясный или непрозрачный.
Много существующих электрохромных материалов, в отличие от этого, требуют непрерывного входа напряжения.В дополнение к умным окнам говорит Динка, материал мог также использоваться для некоторых видов показов малой мощности, подобных показам как электронные чернила (используемый в устройствах, таких как Kindle и на основе развитой MIT технологии), но на основе совершенно другого подхода.
Не удивительно, возможно, исследование частично финансировалось организацией в регионе, где такие блокирующие свет окна будут особенно полезны: Институт Masdar, базирующийся в Объединенных Арабских Эмиратах, через соглашение о сотрудничестве с MIT. Исследование также получило поддержку со стороны американского Министерства энергетики, через Центр Excitonics, энергетический Пограничный Центр.