پنجره هوشمند تغییری تازه در راه خانه ها

پنجره هوشمند عبارتی است که هر فرد با شنیدن آن تعجب خواهد چراکه استفاده از پنجره هوشمند به نحوی غیرمتعارف است و این واژه با افکار بسیاری از مردم جهان بیگانه است. اکنون محققین دانشگاه MIT موفق به ساخت پنجره های هوشمندی شدند که با توجه به میزان تابش خورشید، شفافیت خود را برای جلوگیری از نفوذ نور خورشید به داخل اتاق تغییر می‌دهد.

تصور کنید روزی پرده‌های بلند خانه شما جای خود را به پنجره هوشمند می‌دهند تا پس‌ از این بدون مزاحمت پرده‌ها تصویر بهتری از محیط بیرون داشته باشید. یکی از اصلی‌ترین اهداف ساخت این پنجره هوشمند توسط محققین و دانشمندان دانشگاه MIT، کنترل نور ورودی از طریق پنجره‌ها به داخل اتاق و تغییر میزان مات یا شفاف بودن شیشه این پنجره هوشمند است.

پنجره هوشمند راهی تازه برای کنترل نور خورشید

سناریو پنجره‌های هوشمند با به‌کار گیری موادی بسیار ویژه به نام الکتروکرومیک ها جذاب‌تر از پیش شده است. به‌کار گیری الکتروکرومیک‌ها سرعت تغییر شفافیت شیشه پنجره هوشمند را به‌شدت افزایش داده و می‌تواند تنها با استفاده از 1 بیت انرژی الکتریکی، شیشه را از حالت کاملاً شفاف به مرز سیاهی و یا سفیدی خیره‌کننده‌ای برساند.

اگرچه پنجره هوشمند ساخته‌شده توسط این محققین اولین روش برای کنترل نور ورودی به اتاق نیست، اما به قطعیت می‌توان گفت سریع‌ترین روشی است که تاکنون برای کنترل نور ورودی ابداع‌ شده است. پنجره هوشمند در سریع‌ترین زمان ممکن به تغییرات نوری محیط واکنش نشان داده و تنها با استفاده از 1 بیت انرژی الکتریکی سطح خود را از شفافیت تا مرز مات کامل تغییر دهد.

سایر متدها و تکنیک‌های تغییر رنگ شیشه نسبت به پنجره‌های هوشمند بسیار کند بوده و برای تغییر رنگ نیازمند مدت‌زمان طولانی‌تری هستند. علاوه بر طولانی‌تر بودن زمان تغییر رنگ توسط سایر روش‌ها باقی ماندن شیشه در حال مات نیازمند یک جریان ثابت از ولتاژ برق است درحالی‌که پنجره هوشمند تنها هنگام تغییر رنگ به انرژی الکتریکی نیاز پیدا می‌کند. همچنین پنجره هوشمند می‌تواند رنگ خود را بین طیف گسترده‌ای از سیاه یا سفید بدون اتصال به هیچ‌گونه منبع انرژی خارجی تغییر دهد.

دانشمندان برای اطمینان از این موضوع که پنجره هوشمند به زمان پاسخ‌گویی مناسبی رسیده است از موادی ویژه‌ای به نام چارچوب‌های آلی فلزی در ساختار این پنجره‌ها استفاده کرده‌اند. این مواد اسفنج مانند به دلیل ویژگی‌های ساختاری و شیمیایی خود هادی بسیار قدرتمندی برای الکترون‌ها و موادی یونی هستند.

برق اعمالی به پنجره هوشمند بار منفی را القا کرده و در همین لحظه حمله یون‌های مثبت به شیشه سبب خنثی‌سازی بار کل موجود در سطح پنجره می‌گردد. این فرایند که با سرعت بسیار زیادی صورت می‌گیرد سبب تغییر رنگ و در نهایت، تغییر میزان شفافیت شیشه می‌گردد. دانشمندان برای دست‌یابی به طیف رنگی سیاه و سفید موردنظر خود از ترکیب دو ماده شیمیایی با رنگ‌ها سبز و قرمز موفق به ایجاد طیفی رنگی برای تغییر میزان شفافیت شیشه شده‌اند.

پروفسور میرچا دینکا (Mircea Dincă) یکی از برجسته‌ترین اساتید شیمی دانشگاه MIT در مورد پنجره هوشمند چنین بیان می‌کند:

نسل جدید پنجره هوشمند به دلیل ماهیت ساختاری خود با اثرات مطلوب بر روی سیستم تهویه مطبوع خانه‌ها سبب ثبات دمایی در داخل اتاق شده که این موضوع به‌صرفه جویی در بسیاری از انرژی‌ها کمک بزرگی می‌کند. همچنین پروفسور میرچا افزود که هنگام تابش شدید نور خورشید به پنجره تنها با یک سوئیچ کوچک و تغییر در میزان شفافیت شیشه می‌توان به‌راحتی نور ورودی به اتاق را کنترل نمود.

پروفسور دینکا معتقد است که تکنیک‌ها و فناوری‌های به کار رفته در این نوع پنجره‌ها می‌تواند آینده صفحات هوشمند الکترونیکی را ازنظر اصلاح میزان انرژی مصرفی تغییر دهد. استفاده از جوهر الکترونیکی (e-ink) در برخی تبلت ها (Kindles) نمونه بارز کاربرد این تکنولوژی است.

محققین با وجود اینکه طرح پنجره هوشمند را با موفقیت در شرایط آزمایشگاهی تکمیل کردند و نمونه اولیه خود را در همین شرایط ویژه تحت آزمایش‌های فراوان قرار دادند، اما لازم است تا طرح نهایی و نمونه واقعی خود را در شرایط طبیعی آزمایش نموده تا در صورت موفقیت‌آمیز بودن این تکنولوژی به جذب اسپانسر و سرمایه‌گذار بپردازند.