Naujieji dinaminiai langai galėtų persijungti tarp įprasto skaidraus režimo, kuris praleidžia šviesą ir šilumą, režimo, kuris blokuoja šilumą, bet išlieka skaidrus šviesai, ir tonuoto režimo, kuris blokuoja dalį šviesos, bet ne šilumą. Tai turėtų užtikrinti, kad vartotojai gautų komfortabilias sąlygas visais metų laikais.
Viso to raktas yra medžiaga, vadinama volframo oksidu, kuri dažnai naudojama dinamiškuose languose, veikiančiuose elektrochromizmo principu. Paprastai kai jis gauna elektros signalą, skaidrus volframo oksidas tampa tamsesniu ir blokuoja šviesą, todėl jį patogu naudoti pagal poreikį tamsinamiems langams.
Tačiau naujajame tyrime NCSU mokslininkai atrado visiškai naują triuką. Pridėjus vandens, volframo oksidas virsta volframo oksido hidratu, o jį panaudojus elektrochrominiuose languose, atsiranda papildomas režimas.
„Išjungtas“ langas išlieka skaidrus šviesai ir šilumai – idealiai tinka niūriomis žiemos dienomis, kai reikia kuo daugiau ir šviesos, ir šilumos. Kai į medžiagą įšvirkščiama šiek tiek elektronų ir ličio jonų, ji pirmiausia pereina fazę, kai blokuoja infraraudonąją šviesą (jaučiamą kaip šiluma), tačiau išlieka skaidri matomos šviesos bangų ilgiui. Ir galiausiai, kai į medžiagą patenka daugiau elektronų, ji pereina į tamsią fazę, kai blokuoja ir matomą, ir infraraudonąją šviesą, puikiai tinkančią vasarai.
Kodėl volframo oksido hidratas veikia būtent taip, kol kas neaišku – tačiau NCSU mokslininkai turi hipotezę.
„Dėl to, kad kristalinėje struktūroje yra vandens, struktūra yra mažiau tanki, todėl ji atsparesnė deformacijai, kai į medžiagą įleidžiami ličio jonai ir elektronai, – sako pagrindinė tyrimo autorė Jenelle Fortunato. – Mūsų hipotezė tokia: kadangi volframo oksido hidratas prieš deformuodamasis gali sutalpinti daugiau ličio jonų nei įprastas volframo oksidas, gaunami du režimai. Yra „šaltasis“ režimas – kai ličio jonų ir elektronų injekcija paveikia optines savybes, tačiau struktūriniai pokyčiai dar neįvyko – kuris sugeria infraraudonąją šviesą. O po to, kai įvyksta struktūriniai pokyčiai, atsiranda „tamsusis“ režimas, kuris blokuoja ir regimąją, ir infraraudonąją šviesą“/
Nors dinaminių langų sprendimų rinkoje netrūksta, vienoje sistemoje nedažnai pasitaiko tiek daug režimų. Šiuo atveju, kadangi reikia tik vienos medžiagos, stiklo storis ir energijos poreikis turėtų išlikti daugmaž toks pat, kaip ir įprastų senų volframo oksido langų.
„Dviejų juostų (infraraudonųjų ir matomų spindulių) šviesos valdymo atradimas vienoje medžiagoje, kuri jau gerai žinoma išmaniųjų langų srityje, gali paspartinti komercinių gaminių su patobulintomis funkcijomis kūrimą“, – sako tyrimo bendraautorė Delia Milliron.
Tyrimas paskelbtas žurnale „ACS Photonics“.
Parengta pagal „New Atlas“.
