Ny genomskinlig sprutbeläggning för Windows kan blockera värme och leda elektricitet för billig smart lösning

Alla Nyheter

Efter att Empire State Building i New York rapporterade att de installerade smarta glasfönster minskade de energianvändningen med 2,4 miljoner dollar och deras koldioxidutsläpp med 4 000 ton, men smarta fönster är kostsamma.

Därför är nyheter om en ny transparent spraybeläggning som är mycket mer kostnadseffektiv - samtidigt som de ger liknande prestanda - värt att skrika från toppen av skyskrapor.


Den enkla metoden för att lägga till en klar beläggning till befintliga fönster för att blockera värme och även leda elektricitet kan radikalt sänka kostnaden för energibesparande smarta fönster och värmeavvisande glas.

Sprutbeläggningarna som utvecklats av forskare vid RMIT University i Melbourne, Australien, är extremt tunna och konkurrerar med prestandan i nuvarande industristandarder för transparenta elektroder.

Transparenta elektroder kombinerar de bästa egenskaperna hos glas och metaller i en enda komponent, vilket är en mycket ledande klar beläggning som släpper igenom synligt ljus. Dessa beläggningar - viktiga komponenter i smarta fönster, pekskärmsdisplayer, LED-belysning och solpaneler - tillverkas för närvarande genom tidskrävande processer som är beroende av dyra råvaror.

Den nya sprutmetoden är snabb, skalbar och baserad på billigare material som är lättillgängliga. Metoden kan förenkla tillverkningen av smarta fönster, som kan vara både energibesparande och dimbar, liksom glas med låg emissivitet, där en konventionell glaspanel är belagd med ett specialskikt för att minimera ultraviolett och infrarött ljus.


RELATERAD: Världens största flytande luftbatteri - 'The Climate Emission Killer' - är nu under uppbyggnad i England

Ledande utredare Dr Enrico Della Gaspera sa att banbrytande tillvägagångssätt skulle kunna användas för att avsevärt sänka kostnaderna för energibesparande fönster och potentiellt göra dem till en standarddel av nybyggnader och eftermonteringar.


'Smarta fönster och låg-E-glas kan hjälpa till att reglera temperaturen i en byggnad, vilket ger stora miljöfördelar och ekonomiska besparingar, men de är fortfarande dyra och utmanande att tillverka', säger Della Gaspera, universitetslektor och Australian Research Council DECRA Fellow på RMIT.

RMIT University

'Det ultimata målet är att göra smarta fönster mycket mer tillgängliga, minska energikostnaderna och minska koldioxidavtrycket i nya och eftermonterade byggnader.'

Den nya metoden kan också optimeras exakt för att producera beläggningar skräddarsydda för kraven på transparens och ledningsförmåga hos de många olika tillämpningarna av transparenta elektroder.

Hur tekniken fungerar

Standardmetoden för tillverkning av transparenta elektroder är baserad på indium, ett sällsynt och dyrt element, och vakuumavsättningsmetoder, som är skrymmande, långsamma och kostsamma. Detta gör transparenta elektroder till en stor kostnad vid tillverkningen av valfri optoelektronisk enhet.


I den nya studien, publicerad 5 augusti i Avancerade materialgränssnitt , gjorde forskare vid RMIT's School of Science genomskinliga elektroder med det mycket billigare materialet tennoxid, spetsade med en speciell kombination av kemikalier för att förbättra konduktivitet och transparens.

RELATERAD: Inte bara minskar den nya solskorstenens energikostnader med 50%, det kan också spara liv under en brand

De ultratunna transparenta beläggningarna, som är över 100 gånger tunnare än ett mänskligt hår, släpper bara igenom synligt ljus, samtidigt som de blockerar både skadligt UV-ljus och värme i form av infraröd strålning.

Forskarna använde en process som kallades 'ultraljudsspraypyrolys' för att tillverka släta, enhetliga beläggningar av hög optisk och elektrisk kvalitet.

En föregångarlösning nebuliseras med hjälp av kommersiellt tillgänglig teknik för att skapa en fin spraydimma som bildar ultralilla droppar med jämn storlek. Denna lösning sprutas på ett uppvärmt stödskikt, såsom glas.

När lösningen träffar det varma skiktet utlöses en kemisk reaktion som sönderdelar föregångaren till en fast rest som avsätts som en ultratunn beläggning. Alla biprodukter från reaktionen elimineras som ångor och lämnar en ren beläggning med den önskade kompositionen.

Global efterfrågan på smart glas

Den globala marknadsstorleken för smarta glas och smarta fönster förväntas nå 6,9 miljarder dollar år 2022, medan den globala marknaden för låg E-glas förväntas uppgå till 39,4 miljarder dollar år 2024.

POPULÄR: Dessa nya vägkörningsanläggningar av solpaneler tillverkade av plastflaskor kan driva det genomsnittliga hushållet

Eureka Tower i Melbourne har en dramatisk användning av smart glas i sin turistattraktion 'Edge', en glaskub som skjuter ut 3 meter från byggnaden och stänger besökare 300 meter över staden. Glaset är ogenomskinligt när kuben rör sig ut över byggnadens kant och blir klar när den är helt utsträckt.

Första författaren Jaewon Kim, doktorsexamen i tillämpad kemi vid RMIT, sa att nästa steg i forskningen var att utveckla föregångare som kommer att sönderdelas vid lägre temperaturer, så att beläggningarna kan deponeras på plast och användas i flexibel elektronik samt producera större prototyper genom att skala upp depositionen.

'Sprutbeläggningen vi använder kan styras och programmeras automatiskt, så att tillverka större proof-of-concept-paneler kommer att vara relativt enkelt,' sa han.

KÄLLA: RMIT University

Det är tydligt varför detta är ett genombrott som är värt att dela på sociala medier ...