如果你一整天都把車(chē)停在太陽(yáng)底下，除非你夠幸運(yùn)，能夠找到有樹(shù)蔭的停車(chē)位，否則立馬被一種強(qiáng)烈的窒息感包圍著。近日，特拉華大學(xué)的研究人員研發(fā)出一種原型窗戶(hù)，通過(guò)添加一種液體能將太陽(yáng)光從清晰轉(zhuǎn)變成發(fā)射，從而讓你的汽車(chē)在陽(yáng)光下保持涼爽。
可變透過(guò)率原型的原理圖
使用外部加壓切換玻璃從不透明到透明是可行的，但每平方英尺100美元，造價(jià)太高。但通過(guò)將智能技術(shù)與3D打印相結(jié)合，研究人員研發(fā)出一種價(jià)廉且易于制造的智能玻璃原型，由一個(gè)薄膜覆蓋的3D打印塑料面板制成。該面板運(yùn)用了光學(xué)結(jié)構(gòu)，意味著光線(xiàn)折射能后原路返回。這些結(jié)構(gòu)在充滿(mǎn)液體的甲基水楊酸酯(與塑料的光學(xué)性質(zhì)相匹配)時(shí)變得透明。
美國(guó)特拉華大學(xué)的基思W.古森(Keith w.Goossen)說(shuō):“我們預(yù)計(jì)，智能玻璃的成本將是目前智能玻璃成本的十分之一，因?yàn)槲覀兊闹悄懿ＡЭ梢杂猛瑯拥姆椒ㄖ圃斐鲈S多塑料部件，而且不需要復(fù)雜的光電技術(shù)。”
研究人員使用Stratasys公司的Objet30 Pro 3D打印機(jī)制造塑料面板，并利用Stratasys的透明3D打印光聚合物VeroClear為他們的可轉(zhuǎn)換的智能玻璃原型完成了循環(huán)反射結(jié)構(gòu)。此外，研究人員還研發(fā)了用于測(cè)試面板的后處理步驟，以確確保在打印完成后塑料能夠保持高度透明并且顯示準(zhǔn)確的角落。這兩種品質(zhì)都是結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)逆向反射的必要條件。
通過(guò)光學(xué)測(cè)試對(duì)重復(fù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)試，以確定材料的光吸收或表面粗糙度等潛在特性是否會(huì)引起意想不到的問(wèn)題。幸運(yùn)的是，研究人員能夠通過(guò)測(cè)試來(lái)確定逆反射結(jié)構(gòu)是否正常工作。此外，他們還演示了他們的智能窗口原型可以在數(shù)千個(gè)周期中站起來(lái)，在沒(méi)有任何退化跡象的情況下來(lái)回切換。但是，他們也確定有一些液體殘留在結(jié)構(gòu)上，現(xiàn)在他們正在開(kāi)發(fā)涂層來(lái)幫助液體完全排出。
顯然，研究人員的新智能玻璃最令人興奮的應(yīng)用之一是汽車(chē)擋風(fēng)玻璃，當(dāng)它停在陽(yáng)光下時(shí)，它會(huì)自動(dòng)切換到反射狀態(tài)。古森說(shuō)：“不能用市面上商用的可切換玻璃，因?yàn)樵诤诎档臓顟B(tài)下?lián)躏L(fēng)玻璃仍然吸收陽(yáng)光并變熱。因?yàn)槲覀兊牟Ａг诜峭该鳡顟B(tài)下是逆向反射的，所以幾乎所有的光都被反射，從而保持汽車(chē)的熱度。”
反光玻璃還可以用來(lái)減少摩天大樓對(duì)城市變暖的影響，因?yàn)樗梢詫⒐饩€(xiàn)直接反射到太陽(yáng)而不是街道。此外，廉價(jià)的塑料逆反射面板也可以用來(lái)建立可切換的屋頂，以減少全年陽(yáng)光充沛地區(qū)的家庭住宅供暖和制冷成本。然而，由于在原型智能窗戶(hù)上使用的液體甲基水楊酸酯在低于16°F的溫度下可能會(huì)凍結(jié)，需要研發(fā)抗凍液。
該團(tuán)隊(duì)的研究論文已在《光學(xué)社會(huì)》雜志上發(fā)表。
