ПРЕЗЕНТАЦІЯ НА ТЕМУ СМАРТ-СКЛО 2013 Виконав учень 10

ПРЕЗЕНТАЦІЯ НА ТЕМУ: “СМАРТ-СКЛО” 2013 Виконав учень 10 класу хімікобіологічого Факультету П’ята Денис

Зміст презентації Вступ. Основні принципи. Переваги та недоліки. Полімерні рідко-кристалічні пристрої. Пристрої зі зваженими частинками. Електрохромні властивості. Технологія виготовлення. Триплекс.

Вступ v Смарт-скло (англ. smart glass, також використовуються назви: «електрохромне скло» , «розумне скло» , «скло зі змінними властивостями» ) — композит з шарів скла і різних хімічних материалів, використовується в архітектурі і виробництві для виготовлення світлопрозорих конструкцій (вікон, перегородок, дверей і т. п. ), який змінює свої оптичні властивості (опалесценція (матовість), коефіцієнт світлопропускання, коефіцієнт поглинання тепла і т. д. ) при зміні зовнішніх умов, наприклад, освітленості, температури або при подачі електричної напруги.

Вступ v

Вступ v

Основні принципи v Різноманітні типи скляних композитів основані на фотохімічних явищах, зв’язаних зі зміною пропускаючих властивостей при зміні зовнішніх умов: зміна світлового потоку (фотохромізм), температури (термохромізм), електричної напруги (электрохромізм). v Деякі пристрої з використанням рідких кристалів (LCD), коли знаходяться в термотропному стані, можуть змінювати кількість світла, яке пропускається, при зростанні температури. Вольфрам з додаванням діоксиду ванадію VO 2 відбиває інфрачервоне випромінювання, при зростанні температури вище 29 °C, блокуючи сонячне випромінювання через вікно при високих зовнішніх температурах. v Ці типи засклення неможливо контролювати. Вікна зі смарт-скла, керовані електрикою також можуть змінювати властивості в залежності від зовнішніх умов (яскравості освітлення або температури) із застосуванням відповідних датчиків, наприклад, термометра або фотодатчиків.

v Також до смарт-скла відносять те, яке самоочищується або автоматично відчиняється(або яке автоматично зачиняється) для вентилювання вікна, наприклад, за часом або за сигналом від датчика дощу. Іноді до них відносять специфічне заскління, наприклад проекційне (на основі дифузних або аналогічних технологій), звукове скло (у якому вся поверхня скла являєтся динаміком, що дозволяє наповнювати приміщення рівномірним hi-fi звуком), сенсорне скло (яке реагує на дотик рукою або спеціальним вказівником) і електрообігріваюче скло (обігрев відбувається рівномірно по всій площі — не плутати з автомобільним, де використовуються ниткоподібні нагріваючі элементи). v Основні технології смарт-скла: полімерний рідкокристалічний шар (LCD, Liquid crystal devices); на зважених частинках(SPD, Suspended particle devices); електрохромний (електрохімічний) шар.

v

v

Переваги та недоліки v Смарт-скло дозволяє зменшити втрати тепла, скоротити витрати на кондиціонування і освітлення, служать альтернативою жалюзі та механичним затенюючим екранам, шторам. У прозрачному стані рідкокристалічне або електрохімічне смарт-скло не пропускає ультрафіолетове випромінювання; смарт-скло на зважених частинках потребує для блокування ультрафіолету використання спеціальних покриттів. v Основні недостатки смарт-скла — це відносно висока вартість, необхідність використання електричної напруги, швидкість перемикання між станами (в основному, електрохромне скло), опалесценція (замутнення) або менша прозорість порівняно зі звичайним склом. v Варто відмітити, що смарт-скло останнього покоління порівняно з попередніми має більш низький рівень опалесценції та може керуватися безпечним низьковольтним живленням від 12 до 36 вольт.

Полімерні рідко-кристалічні пристрої v У полімерних рідкокристалічних пристроях (англ. Polymer dispersed liquid crystal devices, PDLCs або LCD), рідкі кристали розділяються на складові або диспергуються в рідкий полімер; потім затвердують або фіксують полімер. v При переході полімера із рідкого у твердий стан, рідкі кристали станють несумісними з твердим полімером і формують краплі (вкраплення) в полімері. Умови фіксації впливають на розмір крапель, що в свою чергу призводить до зміни властивостей смартскла. v Звичайно, рідка суміш полімеру і рідких кристалів розташована між двума шарами скла або пластику, з нанесеним тонким шаром прозорого провідного матеріалу, котрий забеїпечує підвід напруги і затвердіння полімеру. Ця принципова «бутербродна» структура смарт-скла являється ефективним розсіювачем. Електроживлення від джерела підключається до електродів, виготовлених з мідної фольги з шаром електропровідного клею, контактуючим з провідним шаром плівки.

v Без напруги, рідкі кристали випадково впорядковані в краплі, що призводить до розсіяння паралельних променів світла. Скло має молочно-білий колір. v При подачі електроживлення, електричне поле між двума прозорими електродами на скле змушує рідкі кристали вирівнюватися, дозволяючи світлу проходити через краплі з дуже маленьким розсіянням. Скло переходить у прозорий стан. Ступінь прозорості може контролюватися прикладеною напругою. v Це можливо завдяки тому, що при маленьких напругах тільки частина рідких кристалів може вирівнятися повністю в електричному полі, і тільки маленька порція світла проходить крізь скло без спотворення, у той час як більша частина розсіюється. По мірі зростання напруги, менше кристалів залишається не вирівненими, що призводить до меншого розсіяння світла. v Також можна контролювати кількість світла і тепла, яке проходить крізь скло, при використанні барвників і спеціальних додаткових внутрішніх шарів. Також можливо створити протипожежні і протирадіаційні версії для використання в спеціальних пристроях.

v Зображення може бути сформоване у прозорих електродах або в полімері, дозволяючи виробництво екранних пристроїв і декоративних вікон. Більша частина пристроїв, які застосовуються сьогодні працює в тільки ВКЛ або ВИКЛ станах, хоча технологія забезпечення різноманітних рівнів прозорості легко може бути використана. v Ця технологія застосовується для внутрішніх і зовнішніх приладів для контролю приватності (наприклад, переговорних кімнат, медицинських кімнат інтенсивної терапії, ванних кімнат, душу) і для тимчасового екрану для проектора.

Пристрої зі зваженими частинками v У пристроях зі важеними частинками (англ. Suspended particle devices, SPD), тонка плівка слоїстих матеріалів стержнеподібних частинок, зважених у рідині розміщується між двума шарами скла або пластика (або приєднюється до одного шару). Якщо напругу не прикладено, зважені частинки орієнтовані випадково і поглинають світло, так, що скло виглядає темним (непрозорим), синім або рідше сірим або чорним. v Якщо напруга прикладена, зважені частинки вирівнюються і дозволяє світлу проходити. Смарт-скло на основі зважених частинок може миттєво перемикатися і дозволяє робити точний контроль кількості пропускного світла і тепла. Маленький, але постійний струм необхідний увесь час, поки смарт-скло знаходиться в прозорому стані.

Електрохромні властивості v Електрохромні, або електрохромічні пристрої змінюють прозорість матеріалу при подачі напруги і тим самим контролюють кількість пропускаючого світла і тепла: стан змінюється між кольоровим, напівпрозорим станом (звичайно синій) і прозорим. Відтінки в «темному» стані можуть бути від найнасиченішого тонування до ледь помітного затемнення. Звичайно подача напруги необхідна тільки для зміни рівня прозорості, але після того, як стан змінився, немає необхідності в електроживленні для підтримання досягнутого стану.

v Затемнення виникає по краях, переміщується всередину — це повільний процес, який займає від багатьох секунд до декількох хвилин у залежності від розмірів вікна ( «ефект веселки» ). v Електрохімічні матеріали використовуються для контролю кількості світла і тепла, яке проходить через вікна, застосовуються в автомобільній індустрії для автоматичного затемнення дзеркал заднього вигляду автомобіля при різній освітленності. v Електрохромне скло забезпечує видимість навіть у затемненому стані і тим самим зберігає візуальний контакт із зовнішнім середовищем. Це застосовується в невеликих пристроях, як, наприклад, дзеркалах заднього вигляду. v Електрохромна технологія також знаходить застосування у внутрішніх пристроях, наприклад, для захисту об’єкту під склом у музеї і картин від пошкоджуючого впливу ультрафіолету і светлових хвиль видимого діапазону.

v Прикладом електрохромного матеріалу служить поліанілін, которий може бути створений електрохімічним або хімічним окисленням аніліну. При зануренні електроду в соляну кислоту з невеликою домішкою аніліну, на ньому формується плівка поліаніліну. В залежності від окисно-відновного стану, поліанілін може стати жовтим або темно-зеленим/чорним. Інші електрохромні матеріали, використовуються на практиці, являються віологени і оксид вольфраму WO 3, який знаходить найбільше застосування при виробництві електрохромного або смарт-скла.

v Віологен використовується у поєднанні з діоксидом титану Ti. O 2 для створення невеликих цифрових дисплеїв. Очікується, що вони замінять рідкокристалічні екрани, так як віологен (звичайно темно-синій) контрастує зі світлим титаном, забеспечує високу контрастність екрана. v Останім досягнення в електрохромних матеріалах, які відносяться до перехідних електрохромічних метал-гідридів призвели до розробки відбиваючих гідридів, які стають більш відбиваючими, ніж поглинаючими, перемикаючи стан між «прозорим» і «дзеркальним» .

Технологія виготовлення v Смарт-скло виготовляється шляхом триплексування двох або більше листків скла, полікарбонату або їх поєднання. Найбільше росповсюджені наступні технології виготовлення панелей смартскла за типом ламінуючих плівок, які використовуються: EVA — етиленвінілацетатна плівка; PVB — полівінілбутиральна плівка; TPU — плівка з термопластичного поліуретану.

Триплекс v Триплекс (від лат. triplex — потрійний) — багатошарове скло (два або більше органічного або силікатного скла, які склеєні між собою спеціальною полімерною плівкою або фотопідтвердженою композицією, здатною при ударі утримавути уламки). Як правило, виготовляється шляхом пресування при нагріві. v Триплексне скло застосовується при засклінні транспортних засобів (автомобілів, залізнодорожнього рушійного складу, літаків, кораблів і т. п. ), вікон і фасадів будинків, бронюванні. v Існують спеціальні триплекси з підвищеними шумопоглинаючими властивостями, з електрообігрівом, кольорові, дзеркальні, электрохромні і т. п. Відрізнити якісне скло триплекс від підробки можна за формою країв — заводське скло має рительно оброблену кромку, а також точно дотримані розміри.

Дякую за увагу