يقوم نظام النوافذ الذكي بإدارة الحرارة والرؤية وتحسين الراحة من خلال حل منخفض الطاقة

 




يقوم نظام النوافذ الذكي بإدارة الحرارة والرؤية وتحسين الراحة من خلال حل منخفض الطاقة 


نفذ العلماء طريقة جديدة لإنشاء تقنية نافذة ذكية قادرة على التحكم في كل من الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء.

 يمكن لهذه النوافذ تعديل الخصائص ديناميكيًا للتحكم في الضوء والحرارة، مما يحسن الراحة مع تقليل تكاليف الطاقة.

 يجمع أحدث الابتكارات في مجال تطوير النوافذ الذكية بين البلورات السائلة والجسيمات الدقيقة النانوية وطبقة ثاني أكسيد الفاناديوم (VO2) المنقوشة للتحكم في الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء في الوقت نفسه، مما يوفر إدارة سريعة وفعالة للحرارة والرؤية.

 يمثل الجهاز الهجين تقدمًا كبيرًا
 وقال المؤلف المقابل إبراهيم عبد الحليم، الأستاذ في جامعة بن غوريون في النقب: "بشكل عام، يمثل الجهاز الهجين تقدما كبيرا في تكنولوجيا النوافذ الذكية، ويقدم حلا شاملا للبيئات الداخلية المريحة والموفرة للطاقة".

 لقد كانت تقنيات النوافذ الذكية التقليدية فعالة في إدارة الحرارة أو الضوء، إلا أنها تعاني من قيود في التحكم في الوقت نفسه في كل من الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء (IR). يقدم بحث جديد حلاً مبتكرًا يعد بالتغلب على هذه التحديات، وإنشاء نظام نوافذ ذكي أكثر كفاءة وتنوعًا.




"جهاز رفيع يغير شفافيته
 تتضمن الدراسة المنشورة في مجلة الضوئيات للطاقة (JPE)، إضافة تركيز صغير من الجسيمات الدقيقة النانوية (NMPs) إلى البلورات السائلة الخيطية (LCs)، مما يؤدي إلى جهاز رقيق يمكنه تغيير شفافيته بسرعة. ولتعزيز الأداء بشكل أكبر، قام الفريق بدمج سطح المادة الاصطناعية من ثاني أكسيد الفاناديوم (VO2) في النظام، والذي تم إنشاؤه باستخدام ليزر نبضي فائق القصر لنمط فيلم VO2. يسمح هذا المزيج للجهاز بالتحكم في الحرارة والضوء عن طريق ضبط شفافيته استجابة للجهد أو درجة الحرارة.

 تخدم طبقة VO2 المنقوشة غرضين مهمين. فهو يساعد على محاذاة البلورات السائلة بطريقة تعمل على تحسين وظيفتها، ويعزز قدرة النافذة على حجب الأشعة تحت الحمراء. وتساعد إضافة NMPs على تحسين سرعة استجابة الجهاز مع تقليل كمية المواد المطلوبة، وفقًا لبيان صحفي.

 يوفر نظام النوافذ الذكية الناتج حلاً عالي السرعة ومنخفض الطاقة لإدارة الحرارة والرؤية، مما يمثل خطوة مهمة إلى الأمام في تطوير تقنيات النوافذ الذكية من الجيل التالي.

 يقدم الجهاز الهجين، الذي يدمج VO2 النانوي مع مركب LC (LC +2% NMPs)، مجموعة من المزايا. ومن خلال الجمع بين هذه المواد، يحقق الجهاز تحكمًا مزدوجًا، وإدارة النطاقات المرئية والأشعة تحت الحمراء بشكل فعال. مع الجهد الكهربي، يتم التحكم في الرؤية بسبب التشتت القابل للضبط عبر تأثير NMP-LC، بينما تتحكم درجة الحرارة في الأشعة تحت الحمراء المنقولة عبر الجهاز بسبب خصائص VO2 الحرارية. وتعزز هذه القدرة كفاءة الطاقة والراحة في البيئات الداخلية، وفقاً للدراسة.