Chytré sklo ( angl. smart window , používají se také názvy: „smart glass“, „elektrochromické sklo“, „sklo s měnícími se vlastnostmi“) je složený z vrstev skla a různých chemických materiálů používaných v architektuře a výrobě pro výrobu průsvitných konstrukcí ( okna , příčky, dveře atd.), mění své optické vlastnosti (opalescence ( zákal ), koeficient prostupu světla, koeficient absorpce tepla atd.) při změně vnějších podmínek, např. osvětlení , teploty nebo při el. je aplikováno napětí .
Různé typy skleněných kompozitů jsou založeny na fotochemických jevech spojených se změnou propustných vlastností při změně vnějších podmínek: změny světelného toku ( fotochromismus ), teploty ( termochromismus ), elektrického napětí ( elektrochromismus ).
Některá zařízení s tekutými krystaly ( LCD ) mohou, když jsou v termotropním stavu, měnit množství přenášeného světla, když teplota stoupá. Wolfram s přídavkem oxidu vanadičitého VO 2 odráží infračervené záření při zvýšení teploty nad 29 °C a blokuje sluneční záření skrz okno při vysokých venkovních teplotách.
Tyto typy zasklení nelze ovládat. Elektricky ovládaná inteligentní skleněná okna mohou také měnit vlastnosti v závislosti na vnějších podmínkách ( intenzitě světla nebo teplotě) pomocí vhodných senzorů , jako je teploměr nebo fotosenzory.
Součástí chytrých brýlí jsou také samočisticí nebo automaticky otevíraná (nebo automaticky zavírající ) okna pro větrání například časem nebo signálem z dešťového senzoru . Někdy mezi ně patří specifická zasklení, jako jsou projekční skla (na bázi difuzních nebo podobných technologií), zvuková skla (ve kterých je celá plocha skla reproduktorem, což umožňuje naplnit místnost jednotným zvukem), dotyková skla (reagující na dotyk rukou nebo speciálním ukazovátkem) a elektricky vyhřívané sklo (ohřívání probíhá rovnoměrně po celé ploše - nezaměňovat s automobilovým průmyslem, kde se používají vláknité topné články).
Hlavní technologie chytrého skla:
Chytré sklo umožňuje snížit tepelné ztráty, snížit náklady na klimatizaci a osvětlení , poslouží jako alternativa k žaluziím a mechanickým stínicím zástěnám, závěsům. V průhledném stavu tekuté krystaly nebo elektrochemické chytré sklo nepropouští ultrafialové záření ; částicové chytré sklo vyžaduje použití speciálních povlaků k blokování ultrafialového světla.
Hlavními nevýhodami chytrých skel jsou relativně vysoká cena, nutnost použití elektrického napětí, rychlost přepínání mezi stavy (zejména elektrochromní sklo), opalescence (zákal) nebo menší průhlednost oproti běžnému sklu. Je třeba poznamenat, že chytrá skla nejnovější generace mají nižší úroveň opalescence ve srovnání s předchozími a lze je ovládat bezpečným nízkonapěťovým zdrojem od 12 do 36 Voltů.
V zařízeních s tekutými krystaly dispergovanými v polymeru ( PDLC nebo LCD) jsou tekuté krystaly rozloženy na své složky nebo rozptýleny do kapalného polymeru; potom je polymer vytvrzen nebo fixován.
Během přechodu polymeru z kapalného do pevného stavu se kapalné krystaly stávají nekompatibilními s pevným polymerem a tvoří kapky (vměstky) v polymeru. Podmínky fixace ovlivňují velikost kapiček, což následně vede ke změně vlastností chytrého skla.
Typicky je kapalná směs polymeru a tekutých krystalů vložena mezi dvě vrstvy skla nebo plastu , přičemž je nanesena tenká vrstva průhledného vodivého materiálu pro zajištění napětí a ztuhnutí polymeru. Tato základní "sendvičová" struktura chytrého skla je účinným difuzérem. Napájení ze zdroje je napojeno na elektrody z měděné fólie s vrstvou elektricky vodivého lepidla v kontaktu s vodivou vrstvou fólie.
Bez napětí jsou tekuté krystaly náhodně uspořádány do kapiček, což způsobuje rozptyl paralelních paprsků světla.
Když je přivedeno napájení, elektrické pole mezi dvěma průhlednými elektrodami na skle způsobí, že se tekuté krystaly zarovnají, což umožní světlu procházet kapičkami s velmi malým rozptylem. Sklo se stává průhledným. Stupeň průhlednosti lze ovládat přiloženým napětím. To je možné díky skutečnosti, že při nízkém napětí se pouze část tekutých krystalů může zcela zarovnat v elektrickém poli a pouze malá část světla prochází sklem bez zkreslení, zatímco většina je rozptýlena. Jak se napětí zvyšuje, méně krystalů zůstává mimo zarovnání, což má za následek menší rozptyl světla.
Je také možné řídit množství světla a tepla procházejícího sklem pomocí barviv a speciálních přídavných vnitřních vrstev. Je také možné vytvořit požární a protiradiační verze pro použití ve speciálních zařízeních.
Společnost Al Coat Ltd. ( americké výzkumné centrum ) prokázalo, že obraz lze vytvořit v průhledných elektrodách nebo v polymeru, což umožňuje výrobu obrazovek a dekorativních oken. Většina dnes nabízených zařízení funguje pouze ve stavu ON nebo OFF, ačkoli technologie poskytující různé úrovně transparentnosti je snadno implementovatelná.
Tato technologie se používá pro vnitřní a venkovní instalace pro kontrolu soukromí (např. zasedací místnosti, pokoje intenzivní péče, koupelny, sprchy) a pro zadní projekční plátno projektoru .
Příkon PDLC fólie je 4÷5 W/m2 [1] .
K dispozici jsou 3 barvy filmu PDLC: mléčně bílá, mléčně šedá a mléčně modrá. Na základě PDLC filmů se chytré sklo vyrábí triplexní metodou. Výrobky z chytrého skla mají zvýšené požadavky na péči, používání agresivních sloučenin a kapalin, zvýšené mechanické namáhání může vést k efektu chytré delaminace skla.
V zařízeních se suspendovanými částicemi (SPD) je tenký film vrstvených materiálů tyčovitých částic suspendovaných v kapalině umístěn mezi dvě vrstvy skla nebo plastu (nebo je k nim připojen). Pokud není přivedeno žádné napětí, jsou suspendované částice náhodně orientovány a absorbují světlo, takže sklo vypadá jako tmavé (neprůhledné), modré nebo méně často šedé nebo černé.
Pokud je přiloženo napětí, suspendované částice se vyrovnají a umožňují průchod světla. Částicové chytré sklo se může okamžitě přepínat a umožňuje přesnou kontrolu množství procházejícího světla a tepla. Po celou dobu, kdy je chytré sklo v průhledném stavu, je potřeba malý, ale konstantní proud.
Elektrochromní nebo elektrochromní zařízení mění průhlednost materiálu, když je aplikováno napětí, a tím řídí množství přenášeného světla a tepla: stav se mění mezi barevným, průsvitným (obvykle modrým) a průhledným. Odstíny v "tmavém" stavu mohou být od nejsytějšího tónování až po sotva znatelné stínování. Normálně je potřeba napájecí zdroj pouze pro změnu stupně průhlednosti, ale po změně stavu není potřeba napájecí zdroj pro udržení dosaženého stavu.
Stmívání nastává na okrajích, pohyb dovnitř je pomalý proces, který trvá od mnoha sekund až po několik minut v závislosti na velikosti okna ("duhový efekt").
Elektrochemické materiály se používají k řízení množství světla a tepla procházejícího okny a v automobilovém průmyslu se používají k automatickému stmívání zpětných zrcátek automobilů za měnících se světelných podmínek. Elektrochromní sklo poskytuje viditelnost i v zatemněném stavu a udržuje tak vizuální kontakt s vnějším prostředím. To se používá v malých aplikacích, jako jsou zpětná zrcátka. Elektrochromní technologie také nachází uplatnění ve vnitřních aplikacích, jako je ochrana předmětů pod sklem v muzeu a obrazů před škodlivými účinky ultrafialových a viditelných světelných vln.
Příkladem elektrochromního materiálu je polyanilin , který může být vytvořen elektrochemicky nebo chemickou oxidací anilinu . Při ponoření elektrody do kyseliny chlorovodíkové s malou příměsí anilinu se na ní vytvoří polyanilinový film. V závislosti na redoxním stavu se může polyanilin změnit na žlutou nebo tmavě zelenou/černou. Dalšími v praxi používanými elektrochromními materiály jsou viologeny a oxid wolframu WO 3 , který nachází největší uplatnění při výrobě elektrochromních nebo chytrých skel.
Viologen se používá v kombinaci s oxidem titaničitým TiO 2 k vytvoření malých digitálních displejů . Očekává se, že nahradí LCD obrazovky, protože viologen (obvykle tmavě modrý) kontrastuje se světlým titanem a poskytuje vysoký kontrast obrazovky .
Nedávné pokroky v elektrochromních materiálech souvisejících s elektrochromními hydridy přechodných kovů vedly k vývoji reflexních hydridů, které se přepínáním mezi "průhledným" a "zrcadlovým" stavem stávají více odrazivými než absorbujícími.
Chytré sklo se vyrábí triplexováním dvou nebo více tabulí skla, polykarbonátu nebo kombinací obou. Nejběžnější jsou následující technologie [2] pro výrobu chytrých skleněných tabulí podle typu použitých laminovacích fólií:
Chytré sklo lze použít ve venkovních i vnitřních instalacích. Například obrovská chytrá skleněná obrazovka s měnícím se oparem slouží jako displej v Guinness Storehouse ( Dublin ). Reklamní kampaň Nissan Micra CC v Londýně představovala čtyřpanelové chytré skleněné boxy, které postupně měnily neprůhlednost a vytvořily tak pozoruhodnou reklamní instalaci v ulicích města.
Příkladem racionálního využití obvykle omezeného muzejního prostoru jsou vitríny a výběhy, které se transformují na multimediální obrazovky. Projekt tohoto typu byl realizován v ruské části expozice muzea Auschwitz-Birkenau v Osvětimi v Polsku .
Dalším příkladem použití je obrovská skleněná krychle schopná vyjet z obytné věžové budovy ve výšce 88 pater (Eureka Towers, Melbourne , Austrálie ). Kostka pojme 13 osob. Když dosáhne 3 m, sklo se stane průhledným, což návštěvníkům umožní vidět Melbourne z výšky 275 m. [3]
Hlavním využitím chytrého skla jsou vnitřní příčky a dveře, které mnoho společností používá k pořádání důvěrných zasedacích místností. V běžném stavu jsou tyto prostory součástí vnitřního prostoru kanceláře, v případě potřeby však slouží jako soukromý prostor. Stejnou funkci plní chytré sklo v nemocnicích pro organizaci vyšetřoven pacientů. Inteligentní sklo se také používá v pokladnách bank, v rekreačních oblastech a ve vybavení prodejen.
Reklamy využívají chytré skleněné vitríny orientované na ulici pro prezentace a reklamy. V případě potřeby lze chytré sklo zprůhlednit pro zobrazení interiéru místnosti nebo vystavených vzorků (oblečení, auta atd.), nebo zmatnit a použít jako projekční plátno.
Boeing 787 Dreamliner používá elektrochromní okna k nahrazení okenních oken letadla . NASA zvažuje použití elektrochromního zasklení pro regulaci teploty v nových kosmických lodích Orion a Altair .
Inteligentní sklo se používá také v některých malosériových vozidlech. Například Ferrari 575 M Superamerica má chytrou prosklenou střechu; stejná možnost se nachází u vozidel Maybach .
Pro akustické zónování místností pro různé účely se používají chytré skleněné panely vyrobené za použití speciální PVB fólie pohlcující zvuk.