شیشه الکتروکرومیک که به آن شیشه الکتروکرومیک هوشمند یا شیشه دینامیک نیز گفته میشود، نوعی شیشه پیشرفته است که با استفاده از فناوری الکترونیکی، قابلیت تغییر رنگ و شفافیت را دارا میباشد. این ویژگیها به آن اجازه میدهد تا در پاسخ به جریان الکتریکی، از حالت شفاف به مات یا نیمه مات تغییر کند. شیشههای الکتروکرومیک در پنجرهها، نماها، نورگیرها و دیوارهای پردهای ساختمانها، همچنین در خودروها و تجهیزات پزشکی کاربرد دارند.
این فناوری با کنترل میزان نور و حرارت ورودی، به بهبود بهرهوری انرژی و حفظ حریم خصوصی کمک میکند. در این مقاله میتوانید با ویژگیها و همچنین نحوه عملکرد این شیشهها آشنا شوید. مجله اینترنتی والا اینوست با ارائه تازهترین فناوریها و نوآوریهای صنعت ساختمان، در خدمت علاقهمندان و فعالان این حوزه است.
شیشه الکتروکرومیک چیست؟
شیشه الکتروکرومیک، نوعی شیشه هوشمند است که با استفاده از فناوری الکترونیکی، قابلیت تغییر رنگ و شفافیت را دارد. این شیشه با اعمال جریان الکتریکی، میتواند از حالت شفاف به مات یا نیمه مات تغییر کند. شیشههای الکتروکرومیک در پنجرهها، نماها، نورگیرها و دیوارهای پردهای ساختمانها، همچنین در خودروها و تجهیزات پزشکی کاربرد دارند. این فناوری با کنترل میزان نور و حرارت ورودی، به بهبود بهرهوری انرژی و حفظ حریم خصوصی کمک میکند.
نحوه عملکرد شیشه الکتروکرومیک
عملکرد شیشه الکتروکرومیک بر اساس ساختار لایهای دقیق و حرکت یونها در واکنش به جریان الکتریکی استوار است. این شیشه از لایههای هادی شفاف، لایه الکتروکرومیک، لایه الکترولیت و لایههای محافظ تشکیل شده است. هنگامی که ولتاژ مناسبی به لایههای هادی شفاف اعمال میشود، یونها در لایه الکترولیت حرکت کرده و وارد لایه الکتروکرومیک میشوند.
این جابهجایی یونها باعث واکنشهای شیمیایی در لایه الکتروکرومیک شده و رنگ یا شفافیت شیشه تغییر میکند. پس از قطع جریان، یونها به محل اولیه خود بازمیگردند و شیشه دوباره شفاف میشود. کنترل این شفافیت میتواند به صورت دستی با استفاده از کلید یا به صورت خودکار از طریق سنسورهای نور و دما انجام شود، که این ویژگی شیشه الکتروکرومیک را به یک فناوری هوشمند و کاربردی در ساختمانها، خودروها و تجهیزات پزشکی تبدیل میکند. در ادامه به نحوه عملکرد بخهای مختلف این شیشه اشاره کردهایم:
1- ساختار لایهای شیشه الکتروکرومیک
شیشه یا پنجره الکتروکرومیک از چندین لایه تشکیل شده است که هر لایه نقش خاصی دارد:
- لایههای هادی شفاف: این لایهها جریان الکتریکی را منتقل میکنند بدون اینکه شفافیت شیشه کاهش یابد.
- لایه الکتروکرومیک: این لایه اصلی است که قابلیت تغییر رنگ دارد.
- لایه الکترولیت: یونها را بین لایهها جابهجا میکند تا تغییر رنگ شیشه انجام شود.
- لایههای محافظ شفاف: این لایهها از آسیب فیزیکی و محیطی به شیشه جلوگیری میکنند.
2- اعمال جریان الکتریکی
برای تغییر شفافیت یا رنگ شیشه، یک ولتاژ کم (معمولا بین ۳ تا ۵ ولت) به لایه هادی شفاف اعمال میشود. این ولتاژ باعث میشود یونها در لایه الکترولیت حرکت کرده و وارد لایه الکتروکرومیک شوند.
3- حرکت یونها و تغییر رنگ
هنگامی که یونها وارد لایه الکتروکرومیک میشوند، واکنشهای شیمیایی ایجاد میشود که باعث تغییر رنگ یا تیره شدن شیشه میگردد. با قطع جریان، یونها به محل اولیه خود بازمیگردند و شیشه دوباره شفاف میشود.
4- کنترل دستی یا خودکار
شیشههای الکتروکرومیک میتوانند به دو صورت کنترل شوند که در ادامه به آنها اشاره شده است:
- کنترل دستی: از طریق کلید یا سیستم الکتریکی داخلی
- کنترل خودکار: با سنسورهای نور و دما که بسته به شرایط محیط، شفافیت شیشه را تنظیم میکنند
5- بازگشت به حالت اولیه
یکی از ویژگیهای مهم این شیشهها، بازگشت سریع و قابل کنترل آنها است. شیشه میتواند در عرض چند ثانیه تا چند دقیقه، بسته به نوع و ضخامت لایهها، از حالت مات یا نیمه مات به حالت شفاف بازگردد.
انواع شیشههای الکتروکرومیک
شیشههای الکتروکرومیک در دسته شیشههای هوشمند قرار دارند و با توجه به فناوری بهکار رفته در آنها، انواع مختلفی دارند که هر کدام ویژگیها و کاربردهای خاص خود را ارائه میکنند. این شیشهها به گونهای طراحی شدهاند که با اعمال جریان الکتریکی یا تغییر شرایط محیطی، شفافیت و رنگ خود را تغییر دهند و بدین ترتیب امکان کنترل نور، حرارت و حریم خصوصی را فراهم میکنند.
شناخت انواع شیشههای الکتروکرومیک به کاربران و طراحان کمک میکند تا با توجه به نیاز پروژه، انتخاب بهینه و مقرونبهصرفهای داشته باشند. انواع شیشههای الکتروکرومیک عبارت اند از:
شیشههای فعال (Active Electrochromic Glass):
این شیشهها برای تغییر شفافیت نیاز به جریان الکتریکی دارند و با ولتاژ کم میتوانند از حالت شفاف به مات یا نیمه مات تغییر کنند.
شیشههای منفعل (Passive Electrochromic Glass):
این شیشهها بدون نیاز به جریان الکتریکی، بر اساس شرایط محیطی مانند نور خورشید و دما، رنگ و شفافیت خود را تغییر میدهند.
شیشههای ترکیبی (Hybrid Electrochromic Glass):
این نوع شیشهها هم قابلیت فعال و هم منفعل دارند و میتوانند هم با جریان الکتریکی و هم بهطور خودکار نسبت به شرایط محیطی واکنش نشان دهند.
کاربردهای شیشه الکتروکرومیک
شیشه الکتروکرومیک با ویژگی تغییر شفافیت و رنگ، کاربردهای گستردهای در صنایع مختلف دارد و توانسته است به یکی از فناوریهای کلیدی در ساختمانسازی مدرن، خودروسازی و طراحی داخلی تبدیل شود. این شیشهها امکان کنترل میزان نور و حرارت ورودی، افزایش حریم خصوصی و کاهش مصرف انرژی را فراهم میکنند و به همین دلیل توجه معماران، طراحان و مهندسان را به خود جلب کردهاند.
استفاده از شیشههای الکتروکرومیک به زیبایی و مدرن شدن فضا کمک میکند و کارایی و راحتی محیط را نیز به طور چشمگیری افزایش میدهد. در ادامه به مهمترین کاربردهای شیشه الکتروکرومیک اشاره کردهایم:
- ساختمانسازی: در پنجرهها، نماها، نورگیرها و دیوارهای پردهای برای کنترل نور و حرارت ورودی
- خودروسازی: در شیشههای خودروها برای تنظیم نور ورودی و حفظ حریم خصوصی
- تجهیزات پزشکی: در دستگاههای MRI و اشعه ایکس برای کنترل نور و حرارت
- فضای داخلی: در دکوراسیون داخلی و تجهیزات تجاری برای ایجاد فضای خصوصی و کنترل نور
مزایا و معایب شیشه الکتروکرومیک
شیشه الکتروکرومیک با ویژگیهای منحصر به فرد خود، مجموعهای از مزایا و معایب را به همراه دارد. از جمله مزایای آن میتوان به کاهش مصرف انرژی، کنترل نور و حرارت ورودی، حفظ حریم خصوصی و ایجاد جلوهای مدرن و زیبا در ساختمانها و فضاهای داخلی اشاره کرد.
این فناوری امکان تنظیم شفافیت شیشه را در لحظه فراهم میکند و میتواند نیاز به پردهها و پوششهای اضافی را کاهش دهد. از مهمترین معایب شیشه الکتروکرومیک میتوان به هزینه بالای نصب و نگهداری و نیاز به منبع تغذیه الکتریکی اشاره کرد که قبل از انتخاب و نصب این نوع شیشه باید به دقت مورد بررسی قرار بگیرد. در جدول زیر به مزایا و معایب این شیشه اشاره کردهایم:
| مزایا | معایب |
| کاهش مصرف انرژی | هزینه بالای نصب و نگهداری |
| کنترل نور و حرارت ورودی | نیاز به منبع تغذیه الکتریکی |
| حفظ حریم خصوصی | محدودیت در تغییرات سریع رنگ |
| زیبایی و طراحی مدرن | حساسیت به شرایط محیطی |
سخن نهایی
شیشه الکتروکرومیک با ویژگیهای منحصر به فرد خود، انقلابی در صنعت ساختمانسازی و طراحی داخلی ایجاد کرده است. این فناوری با ارائه امکاناتی مانند کنترل نور و حرارت، حفظ حریم خصوصی و زیبایی ظاهری، به بهبود کیفیت زندگی و بهرهوری انرژی کمک میکند. با وجود هزینه بالای اولیه، مزایای بلندمدت آن میتواند سرمایهگذاری مناسبی باشد.
منابع: sciencedirect، sageglass، iqglassuk
