工程師開發(fā)環(huán)保智能玻璃面板 從透明切換到不透明

有一天，我們的窗戶上不需要窗簾或百葉窗，只需按一下按鈕，我們就可以阻擋光線或讓它進(jìn)入。至少那就是特拉華大學(xué)電氣和計(jì)算機(jī)工程副教授Keith Goossen所希望的。

去年從UD獲得博士學(xué)位的Goossen和Daniel Wolfe開發(fā)了可以在允許光照和阻擋光線之間切換的面板。這種“ 智能玻璃 ”技術(shù)可用于環(huán)保窗戶，擋風(fēng)玻璃，屋頂窗格和建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，在冬季吸收光線和熱量，并在夏季將其反射出去。

盡管Goossen不是第一個(gè)制造智能玻璃的科學(xué)家，但他的團(tuán)隊(duì)的發(fā)明價(jià)格僅為其他版本的十分之一。他說，它在透明狀態(tài)下更透明，在反射狀態(tài)下比競爭對手更具反射性。

Goossen于3月5日星期一在丹佛舉行的SPIE智能材料和能源系統(tǒng)無損評估會(huì)議的主題演講中分享了他最新的智能玻璃原型。

簡單的想法，明確的結(jié)果

這種智能玻璃技術(shù)背后的原理非常簡單。它開始時(shí)是兩片由薄腔隔開的塑料。塑料包含微小的立方體形結(jié)構(gòu)，使材料逆向反射，這意味著它將光反射回其光源，就像自行車反射器一樣。

然后，腔室充滿了一種叫做水楊酸甲酯的液體 - 一種廉價(jià)的冬青提取物，恰好是一些非處方止痛膏的活性成分。此液體具有的光學(xué)特性，或與可見光相互作用，匹配定向反光塑料的光學(xué)特性這一點(diǎn)。組合時(shí)，光線可以通過，系統(tǒng)變得透明。這稱為折射率匹配。

Goossen的智能玻璃系統(tǒng)可以從透明變?yōu)榉瓷湟磺Т味粫?huì)降低，如去年年底在Optics Express雜志上發(fā)表的一篇論文所示。

在本周的會(huì)議上，Goossen展示了一種新的改進(jìn)設(shè)計(jì)。

這種智能玻璃不依賴于立方體，而是依賴于垂直分層的一維結(jié)構(gòu)的全內(nèi)反射。它在高達(dá)60度的入射角時(shí)具有高反射性，比以前的原型有所改進(jìn)。

“它的表現(xiàn)比我們認(rèn)為的更好，基于我們的理論理解，”他說。

Goossen使用3D打印制作他的原型，但這種技術(shù)最終可以使用注塑成型以高產(chǎn)量和低成本制造。他現(xiàn)在正在廣泛的溫度范圍內(nèi)測試他的系統(tǒng)，看看它是如何表現(xiàn)的，特別是當(dāng)它接近可能導(dǎo)致流體凍結(jié)的溫度時(shí)，溫度將介于3到16華氏度之間，具體取決于所使用的最終液體。 。每次Goossen與一個(gè)工作室的人談?wù)撨@個(gè)項(xiàng)目時(shí)，都會(huì)提出很多問題。

“人們對這可能代表的能力很感興趣，”他說。

商業(yè)化最終可能隨之而來 - 一些Goossen已經(jīng)深諳其中。作為82項(xiàng)已發(fā)布專利的作者，他于2001年創(chuàng)立了一家創(chuàng)業(yè)公司，后來被收購。他將自己的知識(shí)傳授給學(xué)生，作為高科技企業(yè)家的合作教師，這是一門本科生和研究生課程，專注于科技創(chuàng)業(yè)公司面臨的財(cái)務(wù)，法律，科學(xué)和工程問題。

Goossen也鼓勵(lì)學(xué)生好奇。這項(xiàng)研究項(xiàng)目始于預(yù)感，這可能是科學(xué)發(fā)現(xiàn)的推動(dòng)力。