Smart-Fenster, dass Selbst belichten an regnerischen Tagen

Vor kurzem hat ein koreanisches Forscherteam die Source-Technologie für intelligente Fenster entwickelt, dass Farben ändern entsprechend die Menge an Feuchtigkeit, ohne Strom zu benötigen.

Das gemeinsame Forschungsteam, bestehend aus Professor Junsuk Rho von Abteilungen von mechanischer und chemischen Technik, Jaehyuck Jang und Aizhan Ismukhanova der chemischen Engineering-Abteilung bei POSTECH und Professor Inkyu Park von KAIST der Abteilung für Maschinenbau. Zusammen haben sie erfolgreich eine variable Farbfilter unter Verwendung einer Metall-Metall-Hydrogel-Resonatorstruktur unter Verwendung Chitosan-basierten Hydrogel und kombiniert es mit Solarzellen entwickelt eine Eigenversorgungsfeuchtigkeitssensors zu machen. Diese Forschungsergebnisse wurden als Titelgeschichte in der aktuellen Ausgabe von Advanced Optical Material veröffentlicht, eine Zeitschrift, spezialisiert in der Nanowissenschaft und Optik.

Sensoren Licht verwenden, sind bereits weit verbreitet in unserem täglichen Leben bei der Messung der EKG, Luftqualität, oder Entfernung. Das Grundprinzip ist leicht zu verwenden, um Veränderungen in der Umgebung und sie in digitale Signale umzuwandeln.

Fabri-Pero-Interferenz * ist eine der Resonanzphänomen, die in optischen Sensoren angewandt werden können, und kann in Form von mehrschichtigen dünnen Filmen aus Metall-Dielektrikum-Metall-materialisiert werden. Es ist bekannt, dass die Resonanzwellenlänge des transmittierten Lichts entsprechend der Dicke und des Brechungsindex der dielektrischen Schicht gesteuert werden. Jedoch hatten die vorhandenen Metall-Dielektrikum-Metall-Resonatoren einen großen Nachteil in nicht die Wellenlängen des durchgelassenen Lichtes zu steuern, in der Lage, wenn sie einmal hergestellt werden, was es schwierig macht, sie in variable Sensoren zu verwenden.

Das Forschungsteam festgestellt, dass, wenn der Chitosan-Hydrogels in die Metall-Hydrogel-Metallstruktur hergestellt ist, die Resonanzwellenlänge des Licht übertrugen Veränderungen in Echtzeit auf der Feuchtigkeit der Umgebung abhängt. Dies liegt daran, die Chitosan-Hydrogel Expansion und Kontraktion als Feuchtigkeitsänderungen um sie wiederholt.

Mit diesem Mechanismus entwickelte das Team einen Feuchtigkeitssensor, der Lichtenergie in elektrischen Strom durch die Kombination einer Solarbatterie mit einer Wasser variable Wellenlängenfilter aus Metall-Hydrogel-Metall strukturiert metamterial, die Resonanzwellenlänge auf der Außenfeuchtigkeit abhängig ändert umwandeln kann.

Das Konstruktionsprinzip ist die Filterresonanzwellenlänge mit der Wellenlänge, wo die Absorption der Solarzellen ändert sich rasch zu überlappen. Dieser Filter ist so konzipiert, um die Menge der Lichtabsorption von Solarzellen auf der Feuchtigkeitsmenge in Abhängigkeit zu ändern, und um elektrische Veränderungen zu führen, die die umgebende Feuchtigkeit schließlich erkennen.

Im Gegensatz zu den herkömmlichen optischen Feuchtigkeitssensoren, diese neu entwickeltem arbeite unabhängig von der Art des Lichts, wäre es natürlich, LED oder Innen sein. Auch nicht nur, dass es ohne externe Stromversorgung funktionieren, aber es kann auch vorhersagen Feuchtigkeit nach der Filterfarbe.

Professor Junsuk Rho, die die Forschung kommentiert geführt „ist diese Technologie eine Sensor-Technologie, die in Orten wie Kernreaktoren verwendet werden kann, wo Menschen und Strom nicht erreichen können.“ Er fügte hinzu: „Es schafft noch mehr Synergie wenn mit IoT-Technologie kombiniert, wie Feuchtigkeitssensoren, die oder Smart-Fenster aktivieren, dass Farben ändern entsprechend das Niveau der externen Feuchtigkeit.“

Quelle: Pohang University of Science & Technology (POSTECH). "Smart windows that self-illuminate on rainy days." ScienceDaily. ScienceDaily, 29 May 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/05/200529150704.htm>.