زجاج ذكي يتأقلم مع الطقس لتوفير الطاقة

واشنطن – كشف باحثون أميركيون عن زجاج ذكي بخصائص متحولة تمكنه من استقبال الحرارة شتاء أو التخلص منها صيفا.

وتقنية الزجاج الذكي التي طورها العلماء في جامعة بيتسبرغ تعتمد على طلاء طيفي منخفض الانبعاثية يستخدم مادة متغيرة الطور للتحكم في كمية الحرارة التي تدخل الغرفة من النافذة، دون التأثير على جودة الضوء.

ويمتص الزجاج الطاقة الحرارية من أشعة الشمس تحت الحمراء ويعيد انبعاثها كحرارة، إما لتستخدم لتدفئة الغرفة باستخدام سخانات كهربائية شفافة في الركيزة الزجاجية أو تنعكس بعيدا لتبريد الغرفة.

والزجاج رقيق للغاية ويمكن أن يغطي النوافذ الموجودة في المنزل، كبديل موفر للطاقة للتدفئة المركزية وتكييف الهواء.

والتقنية الجديدة مصنوعة من "كومة بصرية" من المركبات الكيميائية، بحيث يمكن للزجاج أن يغير ترتيبه الذري إما ليعكس أو ليمتص الضوء من الشمس حسب الفصول.

تُمتص الطاقة الحرارية من أشعة الشمس تحت الحمراء ويعاد انبعاثها كحرارة في الغرفة خلال الشتاء، أو تنعكس بعيدا لتبريد الغرف في الصيف.

وإذا وقع تسويقها، يمكن لتقنية "النافذة الذكية" أن تقلل من استخدام الطاقة في المنزل العادي بنسبة تصل إلى الثلث، وفقا للخبراء.

ويتكون الزجاج الجديد من كومة ضوئية من المواد التي يقل سمكها عن 300 نانومتر، مع طبقة نشطة رقيقة جدا مصنوعة من مواد "تغير الطور" التي يمكنها امتصاص الأطوال الموجية غير المرئية لضوء الشمس وتنبعث منها كحرارة. ويمكن "تبديل" هذه المادة نفسها بحيث تُبعد تلك الأطوال الموجية للضوء بدلا من ذلك.

والضوء المرئي ينتقل بشكل متماثل تقريبا في كلتا الحالتين، لذلك لن يلاحظ المستخدم التغيير في النافذة.

ويمكن تعديل المادة بحيث، على سبيل المثال، تعمل 30% من المادة على إبعاد الحرارة بينما يقوم 70% منها على امتصاصها وإطلاقها، ما يسمح بتحكم أكثر دقة في درجة الحرارة، كما هو الحال خلال الربيع والخريف.

ويقدر العلماء أن استخدام هذه النوافذ، بما في ذلك الطاقة اللازمة للتحكم في الزجاج، سيوفر 20 إلى 34% من استخدام الطاقة سنويا مقارنة بالنوافذ المزدوجة التي توجد عادة في المنازل.