فناوری نانو در پنجره های هوشمند

پژوهشگران چینی موفق به ساخت پنجره هوشمندی شده‌اند که نه تنها می‌تواند اتاق را گرم و سرد کند، بلکه مانند یک ذخیره کننده انرژی عمل کرده، به‌ طوری که می‌تواند وسیله های مختلف را شارژ کند.

شیشه و نانو تکنولوژی

در حال حاضر پنجره‌های هوشمند یکی از جدیدترین مصالح و تجهیزات ساختمانی است که در برخی ساختمان‌ها به‌ کار گرفته می‌شوند. این پنجره‌ها مصرف انرژی را کاهش می‌دهند؛ بدین صورت که پنجره‌ها سرمای درون خانه را حفظ کرده و مقدار نور ورودی به داخل را کنترل می‌کنند. یکی از موارد مصرف این پنجره‌ها در موزه‌ها است؛ جایی که ورود بیش از حد نور خورشید می‌تواند موجب آسیب دیدن اشیاء قیمتی شود.

تصویر (1)، پنجره هوشمند

اخیرا «ژی زی یانگ وی» و همکارانش از مرکز ملی علم و فناوری نانو، موفق به ساخت پنجره‌هایی شدند که در آن از ابرخازن‌ها استفاده شده بود. این ابرخازن‌ها درون پنجره‌های الکترونیکی قرار داده شده‌اند؛ پنجره‌هایی که قادر به تغییر رنگ هستند. زمانی که تابش نور خورشید شدید است، این پنجره‌ها نور را جذب کرده و در خود ذخیره می‌کنند، زمانی که ظرفیت این پنجره‌ها تکمیل شد، شیشه‌ها تاریک شده و عبور نور را محدود می‌کند با این کار مقدار نور ورودی به خانه و دمای آن تحت کنترل در می‌آید و از سوی دیگر انرژی ذخیره شده در آن را می‌توان برای استفاده در وسایل الکترونیکی دیگر نظیر نمایشگرهای تلویزیونی به‌ کار گرفت. با مصرف انرژی ذخیره شده در پنجره هوشمند توسط دیگر تجهیزات، خازن‌ها تخلیه شده و دوباره با جذب نور خورشید شارژ می‌شوند.

این پنجره‌های هوشمند از آرایه‌های نانوسیمی پلی‌آنیلین ساخته می‌شوند که روی یک فیلم شفاف رسوب داده شده‌اند؛ فیلم‌های شفاف، خود توسط لایه‌های رسانا پوشانده شده‌اند. نانوسیم‌ها به‌ وسیله یک ژل الکترولیتی پوشانده می‌شوند تا به‌ عنوان الکترود مورد استفاده قرار گیرند. دو الکترود به‌ صورت ساندویچی دور هم پیچیده می‌شوند تا یک ساختار جدید ایجاد شود. این ابرخازن‌ها درون پنجره‌های الکترونیکی قرار داده شده‌اند؛ پنجره‌هایی که قادر به تغییر رنگ هستند. زمانی که تابش نور خورشید شدید است، این پنجره‌ها نور را جذب کرده و در خود ذخیره می‌کنند، زمانی که ظرفیت این پنجره‌ها تکمیل شد، شیشه‌ها تاریک شده و عبور نور را محدود می‌کند.
پلی‌آنیلین دارای ظرفیت بالایی است؛ اما هزینه تولید آن اندک است، از دیگر مزایای این ماده شفاف بودن و انعطاف‌پذیر بودن آن است. پارامتر انعطاف پذیر بودن بسیار مهم است؛ زیرا به‌ راحتی می‌توان آن را به صورت رول در آورد و در تجهیزاتی با شکل های مختلف استفاده کرد، برای مثال می‌توان پرده‌هایی هوشمند تولید کرد. «جان روگرز» از دانشگاه ایلینیوز می‌گوید: اگر این فناوری بتواند با هزینه کم به بازار عرضه شود، می‌توان از آن در حوزه‌های مختلف از خودروسازی گرفته تا ساختمان استفاده کرد. پژوهشگران به‌ دنبال بهبود عملکرد این پنجره‌ها هستند.