Công nghệ cửa sổ thông minh cân bằng nhiệt và kiểm soát độ trong suốt
Các cửa sổ thông minh đang trở thành một trọng tâm trong thúc đẩy cho các công trình xây dựng hiệu quả năng lượng và kiến trúc phát triển bền vững. Các cửa sổ này có thể điều chỉnh các đặc tính của chúng để kiểm soát ánh sáng và nhiệt, tăng cường sự thoải mái mà vẫn giảm được chi phí năng lượng.
Trong khi các công nghệ cửa sổ thông minh truyền thống đã hiệu quả trng việc quản lý hoặc nhiệt hoặc ánh sáng nhưng chúng cũng có nhiều giới hạn trong kiểm soát đồng thời cả ánh sáng khả kiến và phát xạ hồng ngoại (IR). Nghiên cứu mới đưa một giải pháp sáng tạo hứa hẹn vượt qua những thách thức đó, tạo ra hệ cửa sổ thông minh hiệu quả hơn và tinh tế hơn.
Trong một nghiên cứu gần đây xuất bản trên tạp chí Journal of Photonics for Energy, các nhà khoa học đã thể hiện một cách tiếp cận mới kết hợp tinh thể lỏng (LCs) và các hạt micro có lỗ rỗng kích thước nano (NMPs) để tạo ra một công nghệ cửa sổ thông minh có năng lực kiểm soát cả ánh sáng khả kiến và bức xạ hồng ngoại. Đổi mới quan trọng này có thêm một nồng độ nhỏ NMPs vào tinh thể lỏng nematic, dẫn đến một linh kiện mỏng có thể làm thay đổi nhanh chóng sự trong suốt của nó.
Để tăng cường hơn nữa hiệu suất, nhóm nghiên cứu tích hợp một bề mặt siêu vật liệu vanadium dioxide (VO2) vào hệ này, được tạo ra bằng việc sử dụng một laser sung siêu ngắn để làm mẫu màng VO2. Sự kết hợp này cho phép linh kiện đó có thể kiểm soát đồng thời cả nhiệt và ánh sáng bằng việc điều chỉnh độ trong suốt của nó trong phản hồi với điện áp hoặc nhiệt độ.
Lớp VO2 làm mẫu nhằm hai mục tiêu quan trọng: giúp sắp xếp các tinh thể lỏng theo một cách cải thiện chức năng của nó và tăng cường khả năng của cửa sổ ngăn bức xạ hồng ngoại. Việc bổ sung các hạt micro có lỗ rỗng kích thước nano giúp cải thiện vận tốc phản hồi của linh kiện trong khi vẫn làm giảm lượng vật liệu cần thiết. Kết quả là hệ cửa sổ thông minh đưa ra được giải pháp tốc độ cao, năng lượng thấp cho quản lý nhiệt và khả năng nhìn rõ, tạo ta một bước quan trọng hướng đến phát triển các công nghệ cửa sổ thông minh thế hệ mới.
Tác giả chính của công trình, giáo sư Ibrahim Abdulhalim của trường đại học Ben-Gurion của Negev, nhấn mạnh “Về tổng thể, linh kiện lai đó thể hiện một bước tiên tiến đáng kể trong công nghệ cửa sổ thông minh, đề xuất một giải pháp toàn diện hơn cho môi trường trong nhà hiệu quả năng lượng và thoải mái”.
Các tác giả lưu ý những phát triển trong tương lai vẫn cần thiết để có thể mang đến một cửa sổ thông minh đầy giá trị thực tiễn, bao gồm cải thiện thiết kế mẫu hình nano để tối ưu các đặc tính nhiệt sắc VO2.
Anh Vũ dịch từ The International Society of Optics and Photonics Search (SPIE)
Nguồn: https://spie.org/news/innovative-smart-window-technology-balances-heat-and-visibility-control
