Naturinspirerede nanostrukturer betyder, at du ikke længere skal pudse vinduer

En revolutionerende ny type smarte vinduer kan reducere omkostningerne til vinduespudsning i høje bygninger og samtidig reducere varmeregningen og øge arbejdernes produktivitet.

Udviklet af UCL (University College London) med støtte fra Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC), Prototypeprøver bekræfter, at glasset kan levere tre vigtige fordele:

• Selvrensende:Vinduet er ekstremt modstandsdygtigt over for vand, så regn, der rammer ydersiden, danner sfæriske dråber, der let ruller hen over overfladen - samler snavs op, støv og andre forurenende stoffer og bære dem væk. Dette skyldes den blyantlignende, konisk design af nanostrukturer indgraveret på glasset, fanger luft og sikrer, at kun en lille mængde vand kommer i kontakt med overfladen. Dette er anderledes end normalt glas, hvor regndråber klæber sig til overfladen, glide langsommere ned og efterlade mærker.
• Energibesparende:Glasset er belagt med en meget tynd (5-10 nanometer) film af vanadiumdioxid, der i kolde perioder stopper termisk stråling med at undslippe og dermed forhindrer varmetab; i varme perioder forhindrer den infrarød stråling fra solen i at trænge ind i bygningen. Vanadiumdioxid er et billigt og rigeligt materiale, kombineret med tyndheden af ​​belægningen for at tilbyde reelle omkostnings- og bæredygtighedsfordele i forhold til sølv/guld-baserede og andre belægninger, der bruges af nuværende energibesparende vinduer.
• Antirefleks:Designet af nanostrukturer giver også vinduerne de samme antireflekterende egenskaber, der findes i møl og andre væsner, der har udviklet sig til at skjule sig for rovdyr. Det reducerer mængden af ​​lys, der reflekteres internt i et rum til mindre end 5 procent-sammenlignet med de 20-30 procent, der opnås med anden prototype vanadiumdioxid belagt, energibesparende vinduer – med denne reduktion af 'blænding', der giver et stort løft til beboernes komfort.

"Det er første gang, at en nanostruktur er blevet kombineret med en termokrom belægning. Den bioinspirerede nanostruktur forstærker belægningens termokromiske egenskaber, og nettoresultatet er en selvrensende, højtydende smart vindue, " sagde Dr Ioannis Papakonstantinou fra UCL.

UCL -teamet beregner, at vinduerne kan resultere i en reduktion af varmeregninger på op til 40 procent, med den præcise mængde i et givet tilfælde afhængigt af den nøjagtige breddegrad af den bygning, hvor de er indbygget. Vinduer fremstillet af det banebrydende glas kunne være særligt velegnede til brug i højhuse.

Dr. Ioannis Papakonstantinou fra UCL, projektleder, forklarer:"Det anslås i øjeblikket, at på grund af de åbenlyse vanskeligheder, omkostningerne ved at rense en skyskrabers vinduer i de første 5 år er de samme som de oprindelige omkostninger ved at installere dem. Vores glas kunne drastisk reducere denne udgift, helt bortset fra appellen om lavere energiregninger og forbedret beboerproduktivitet takket være mindre blænding. Efterhånden som tendensen inden for arkitektur fortsætter mod inklusion af mere glas, det er vigtigt, at vinduerne er så vedligeholdelsesvenlige som muligt."

Drøftelser er nu i gang med britiske glasproducenter med henblik på at drive dette nye vindueskoncept i retning af kommercialisering. Nøglen er at udvikle måder at skalere op på nano-fremstillingsmetoder, som UCL-teamet specielt har udviklet til at producere glasset, samt opskalering af vanadiumdioxidbelægningsprocessen.

Smarte vinduer kan begynde at komme på markedet inden for omkring 3-5 år, afhængigt af teamets succes med at sikre industriel interesse.

Dr. Papakonstantinou siger:"Vi håber også at udvikle en 'smart' film, der inkorporerer vores nanostrukturer og nemt kan tilføjes til konventionelle husholdningsbrug, kontor, fabriks- og andre vinduer på gør-det-selv-basis for at levere den tredobbelte fordel ved lavere energiforbrug, mindre lysreflektion og selvrensende, uden at påvirke æstetikken væsentligt."

Professor Philip Nelson, Chief Executive for EPSRC sagde:"Dette projekt er et eksempel på, hvordan investering i fremragende forskning driver innovation til at producere håndgribelige fordele. I dette tilfælde kunne den nye teknik levere både energibesparelser og omkostningsreduktioner."