如果你一整天都把車停在太陽底下，除非你夠幸運，能夠找到有樹蔭的停車位，否則立馬被一種強烈的窒息感包圍著。近日，特拉華大學(xué)的研究人員研發(fā)出一種原型窗戶，通過添加一種液體能將太陽光從清晰轉(zhuǎn)變成發(fā)射，從而讓你的汽車在陽光下保持涼爽。
可變透過率原型的原理圖
使用外部加壓切換玻璃從不透明到透明是可行的，但每平方英尺100美元，造價太高。但通過將智能技術(shù)與3D打印相結(jié)合，研究人員研發(fā)出一種價廉且易于制造的智能玻璃原型，由一個薄膜覆蓋的3D打印塑料面板制成。該面板運用了光學(xué)結(jié)構(gòu)，意味著光線折射能后原路返回。這些結(jié)構(gòu)在充滿液體的甲基水楊酸酯(與塑料的光學(xué)性質(zhì)相匹配)時變得透明。
美國特拉華大學(xué)的基思W.古森(Keith w.Goossen)說:“我們預(yù)計，智能玻璃的成本將是目前智能玻璃成本的十分之一，因為我們的智能玻璃可以用同樣的方法制造出許多塑料部件，而且不需要復(fù)雜的光電技術(shù)。”
研究人員使用Stratasys公司的Objet30 Pro 3D打印機制造塑料面板，并利用Stratasys的透明3D打印光聚合物VeroClear為他們的可轉(zhuǎn)換的智能玻璃原型完成了循環(huán)反射結(jié)構(gòu)。此外，研究人員還研發(fā)了用于測試面板的后處理步驟，以確確保在打印完成后塑料能夠保持高度透明并且顯示準(zhǔn)確的角落。這兩種品質(zhì)都是結(jié)構(gòu)實現(xiàn)逆向反射的必要條件。
通過光學(xué)測試對重復(fù)結(jié)構(gòu)進行測試，以確定材料的光吸收或表面粗糙度等潛在特性是否會引起意想不到的問題。幸運的是，研究人員能夠通過測試來確定逆反射結(jié)構(gòu)是否正常工作。此外，他們還演示了他們的智能窗口原型可以在數(shù)千個周期中站起來，在沒有任何退化跡象的情況下來回切換。但是，他們也確定有一些液體殘留在結(jié)構(gòu)上，現(xiàn)在他們正在開發(fā)涂層來幫助液體完全排出。
顯然，研究人員的新智能玻璃最令人興奮的應(yīng)用之一是汽車擋風(fēng)玻璃，當(dāng)它停在陽光下時，它會自動切換到反射狀態(tài)。古森說：“不能用市面上商用的可切換玻璃，因為在黑暗的狀態(tài)下?lián)躏L(fēng)玻璃仍然吸收陽光并變熱。因為我們的玻璃在非透明狀態(tài)下是逆向反射的，所以幾乎所有的光都被反射，從而保持汽車的熱度。”
反光玻璃還可以用來減少摩天大樓對城市變暖的影響，因為它可以將光線直接反射到太陽而不是街道。此外，廉價的塑料逆反射面板也可以用來建立可切換的屋頂，以減少全年陽光充沛地區(qū)的家庭住宅供暖和制冷成本。然而，由于在原型智能窗戶上使用的液體甲基水楊酸酯在低于16°F的溫度下可能會凍結(jié)，需要研發(fā)抗凍液。
該團隊的研究論文已在《光學(xué)社會》雜志上發(fā)表。
