Fra mørkt til lys på et øjeblik:Smart film lader vinduer skifte automatisk

Forskere har udviklet en ny letanvendelig smart optisk filmteknologi, der gør det muligt for smarte vinduesenheder at skifte selvstændigt mellem transparente og uigennemsigtige tilstande som reaktion på de omgivende lysforhold.

Den foreslåede 3-D hybrid nanokompositfilm med en meget periodisk netværksstruktur har empirisk demonstreret sin høje hastighed og ydeevne, gør det muligt for det smarte vindue at kvantificere og selvregulere dets højkontrast optiske transmittans. Som et bevis på konceptet, en mobilapp-aktiveret smart vinduesenhed til Internet of Things (IoT) applikationer er blevet realiseret ved hjælp af den foreslåede smarte optiske film med succesfuld udvidelse til 3 x 3 tommer skalaen. Denne energieffektive og omkostningseffektive teknologi lover meget for fremtidig brug i forskellige applikationer, der kræver aktiv optisk transmissionsmodulation.

Fleksibel optisk transmissionsmodulationsteknologi til smarte applikationer, herunder vinduer med beskyttelse af personlige oplysninger nul-energibygninger, og stråleprojektionsskærme har været i søgelyset i de seneste år. Konventionelle teknologier, der brugte eksterne stimuli såsom elektricitet, varme, eller lys til at modulere optisk transmission havde kun begrænsede anvendelser på grund af deres langsomme responshastigheder, unødvendig farveskift, og lav holdbarhed, stabilitet, og sikkerhed.

Den optiske transmissionsmodulationskontrast opnået ved at kontrollere lysspredningsgrænsefladerne på ikke-periodiske 2-D overfladestrukturer, der ofte har lav optisk tæthed, såsom revner, rynker, og søjler er også generelt lav. Ud over, da lysspredningsgrænsefladerne er udsat og ikke udsættes for nogen passivering, de kan være sårbare over for ekstern skade og kan miste optiske transmissionsmodulationsfunktioner. Desuden, in-plane spredningsgrænseflader, der tilfældigt findes på overfladen, gør modulering med stort område med ensartethed vanskelig.

Inspireret af disse begrænsninger, et KAIST-forskerhold ledet af professor Seokwoo Jeon fra Institut for Materialevidenskab og Engineering og professor Jung-Wuk Hong fra Civil and Environmental Engineering Department brugte proximity-field nanopatterning (PnP) teknologi, der effektivt producerer meget periodiske 3-D hybrid nanostrukturer, og en atomic layer deposition (ALD) teknik, der muliggør præcis kontrol af oxidaflejring og højkvalitets fremstilling af halvlederenheder.

Holdet producerede derefter med succes en storstilet smart optisk film med en størrelse på 3 x 3 tommer, hvor ultratynde alumina nanoskaller indsættes mellem elastomererne i et periodisk 3-D nanonetværk.

Denne "mekano-responsive" 3-D hybrid nanokompositfilm med en meget periodisk netværksstruktur er den største smarte optiske transmissionsmodulationsfilm, der findes. Filmen har vist sig at have topmoderne optisk transmissionsmodulation på op til 74% ved synlige bølgelængder fra 90% indledende transmission til 16% i spredningstilstanden under belastning. Dens holdbarhed og stabilitet blev bevist af mere end 10, 000 test af hård mekanisk deformation inklusive strækning, frigive, bøjning, og placeres under høje temperaturer på op til 70°C. Da denne film blev brugt, transmitteringen af ​​den smarte vinduesenhed blev justeret hurtigt og automatisk inden for et sekund som reaktion på de omgivende lysforhold.

Gennem disse eksperimenter, den underliggende fysik af optiske spredningsfænomener, der forekommer i de heterogene grænseflader, blev identificeret. Deres fund blev rapporteret i online -udgaven af Avanceret Videnskab den 26. april. KAIST Professor Jong-Hwa Shins gruppe og professor Young-Seok Shim ved Silla University samarbejdede også om dette projekt.

Donghwi Cho, en ph.d. kandidat i materialevidenskab og teknik ved KAIST og medforfatter af undersøgelsen, sagde, "Vores smarte optiske filmteknologi kan bedre kontrollere højkontrast optisk transmittans ved relativt enkle driftsprincipper og med lavt energiforbrug og lavt omkostninger."

"Når denne teknologi anvendes ved blot at fastgøre filmen til en konventionel smart vinduesglasoverflade uden at erstatte det eksisterende vinduessystem, hurtig skift og ensartet toning er mulig, samtidig med at holdbarheden sikres, stabilitet, og sikkerhed. Ud over, dens brede vifte af applikationer til strækbare eller rullebare enheder såsom vægskærme til en stråleprojektionsskærm vil også opfylde æstetiske behov, " han tilføjede.