Smartglass

Smartglass er glass hvor lysgjennomgangen kan styres ved hjelp av spenning, lys eller varme. Glasset kan dermed endres mellom gjennomsiktig og opakt, og gå fra å slippe lys gjennom til å blokkere noen eller alle bølgelengder av lys.

Smartglas i gjennomsiktig tilstand.

Smartglas i opak tilstand.

De fleste smarte vindusglass består av et lag med en såkalt smartfilm som ligger mellom glasslagene, og kan være laminert med glass, akryl eller polykarbonat. Det finnes også smartfilmer som kan festes på vanlige vinduer, men også disse er ofte bygd opp som et laminat mellom et gjennomsiktig materiale på grunn av de høye spenningene som trengs for å styre filmen.

Bruk

Smartfilm kan brukes til å styre naturlig belysning, blokkere UV-stråling og infrarødt lys, eller for å få mer privatliv ved å blokkere innsyn.

Smartfilm kan erstatte eller komplementere andre produkter for lys- og innsynsskjerming som persienner, rullegardiner (f.eks. blendingsgardin), vindusfilm/vindusfolie, enveisspeil og frostet glass. De kan også regulere oppvarming av huset fra solen ved å begrense hvor mye infrarød stråling som slipper gjennom vinduet.

Tidlige varianter var følsomme for fuktighet, og kunne bare brukes til lamineres i glass, men nyere generasjoner smartfilm tåler fuktighet bedre. Ikke alle smartvinduer tåler frost.

Teknologier med elektrisk styring

Smartglass-teknologier styrt av strøm inkluderer:

• Elektrokromatisme
• Dispergerte partikler
• Flytende krystaller
• Mikrogardiner

Tabell med overordnet sammenligning:

Teknologi	Tilstand med elektrisistet	Tilstand uten elektrisitet	Kommentar
Elektrokromatisk glass	Endrer lysgjennomgang	Beholder forrige tilstand	Noe treg.
Dispergerte partikler	Gjennomsiktig	Opak	Graden av lysgjennomgang kan justeres.
Flytende krystaller	Gjennomsiktig	Delvis opak	Graden av lysgjennomgang kan justeres.
Mikrogardiner	Opak	Gjennomsiktig	Bytter tilstand raskt (millisekunder), tåler UV-lys bra

Elektrokromatisk glass

Elektrokromatisk glass endrer lysgjennomgangen når det blir tilført en elektrisk puls, men trenger deretter ikke ytterligere elektrisitet for å beholde tilstanden sin.^[1][2] Ved strømbrudd vil dermed vinduet forbli i den samme tilstanden som før strømbruddet. Det finnes flere elektrokromatiske teknologier som benytter oksider, polymerer eller karbonnanomaterialer.

Førstegenerasjons elektrokromatisk glass har en tendens til å ha et gulskinn i klar tilstand og blå nyanser i mørk tilstand, og klarer ikke å stenge lygjennomgangen helt slik at det alltid vil være noe gjennomsiktig. Når det går over til mørk tilstand starter prosessen fra kantene på vinduet, og kan ta noe tid fra sekunder til flere titalls minutter avhengig av størrelsen på vinduet. Nyere elektrokromatiske teknologier eliminerer gulskinnet i klar tilstand, har en mer naturlig tilstandsovergang samtidig over hele vinduet, mer naturlige gråfarger, og bruker under tre minutter på tilstandsovergangen uavhengig av størrelsen på glasset.

Noen andre typer teknologier er:

• Elektrokromatisk glass basert på overgangsmetallhydrider (engelsk: transition-metal hydride electrochromics). Disse reflekterer i stedet for å absorbere, og kan veksle mellom gjennomsiktig og speilaktig tilstand.
• Elektrokromatisk glass basert på modifiserte porøse nano-krystallitter (engelsk: modified porous nano-crystalline films). En unik egenskap med disse er at de krever relativt lav spenning på rundt 1 volt for å endre tilstand.

Dispergerte partikler

Glass med dispergerte partikler (engelsk: suspended-particle device, SPD) er en tynn laminatfilm som ligger mellom to lag av glass (eller plast), og består av staver på størrelse med nanopartikler dispergert i en væske. Uten spenning er partiklene tilfeldig orienterte og blokkerer lys, mens glasset blir gjennomsiktig når spenning settes på. Gjennomsiktigheten kan justeres gradvis ved å justere spenningen.

Flytende krystaller

Glass med flytende krystaller (engelsk: polymer-dispersed liquid-crystal devices, PDLC) benytter flytende krystaller, og ligner på krystallskjermer i virkemåte. Den består av et lag av flytende krystaller og flytende polymer som har blitt blandet sammen og herdet. Dette laget plasseres vanligvis mellom to lag med glass (eller plast) og to filmer av ledende materialer, og danner i praksis en kondensator. Uten spenning er krystallene tilfeldig ordnet, og filmen får et melkehvitt utseende som sprer lyset og gjør det delvis ugjennomsiktig. Når man setter på spenning vil krystallene rette seg opp slik at glasset blir gjennomsiktig og slipper gjennom lys. Det er mulig å kontrollere graden av lysgjennomgang ved å justere spenningen.

Mikrogardiner

Bilde av mikrogardiner tatt med elektronmikroskop.

Mikrogardiner er små metallruller bygd inn i glasset. De veldig små, og nesten usynlige for øyet. Uten spenning er de rullet opp og slipper lys gjennom, men når spenning settes på strekkes de ut og blokkerer lyset. De kan raskt bytte tilstand (i løpet av millisekunder) og tåler UV-lys bra.

Lys- og varmestyrte glass

Smartglass kan også i en videre forstand vise til filmer som endrer lysgjennomgang som respons på lys (fotokromatisk) og varme (termokromatisk). Disse kan ikke kontrolleres direkte, men reagerer på faktorer i miljøet.

Elektrisk styrte glass kan oppnå lignende effekt, men må da ha sensorikk (henholdsvis termometer eller fotosensor) og et styresystem.

Flytende krystaller

Flytende krystaller i termotropisk tilstand^{[bør utdypes]} kan endre lysgjennomgang som respons på temperaturen.^{[trenger referanse]}

Metaller

Flere ulike metaller har blitt undersøkt:

• Tynne filmer av magnesium-nikkel (Mg-Ni) har lav synlig transmittans og er reflekterende, men blir gjennomsiktige når de utsettes for hydrogengass (H₂) eller blir redusert med en alkalisk elektrolytt. Overgangen kan forklares med dannelsen av magnesium-nikkelhydrid, (Mg₂NiH₄). Ifølge Lawrence Berkeley National Laboratory har slikt glass har potensial for å være rimeligere å produsere enn elektrokromatisk glass, og inneholder mange av de samme kvalitetene selv om det er mindre reaktivt.
• Belegg av wolframdopet vanadiumdioksid (VO₂) reflekterer infrarødt lys når temperaturen stiger over 29 °C, og kan brukes for å stenge ute varme fra sollys ved høye temperaturer. Dette skjer på grunn av at vanadium-karbondioksidet gjennomgår en overgang fra halvleder til metall ved relativt lav temperatur.^[3]

Se også

• Smarthus 

Referanser

1. Xu, Ting. «High-contrast and fast electrochromic switching enabled by plasmonics».
2. Mortimer, Roger J. «Switching Colors with Electricity». American Scientist. Besøkt 2. august 2018.
3. S. Szyniszewski, R. Vogel, F. Bittner, E. Jakubczyk, M. Anderson, M. Pelacci, A. Chinedu, H.-J. Endres, and T. Hipke, “Non-cuttable material created through local resonance and strain rate effects,” Scientific Reports, vol. 10, no. 1, 2020. “Intelligent Thermochromic Windows,” Journal of Chemical Education. [Online]. Available: https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ed083p393?casa_token=zJ-zsaZpN04AAAAA%3AlgN2ih2sSofIpAKDIq3fo3Ol0D1TPwDoVlCvMNCk4_sEYisZftwRKD0-MPjpcdbqoAWsVOwB_D0AzoE. [Accessed: 19-Oct-2020].

Autoritetsdata