منوعات

5976

علماء يطورون نافذة ذكية تمتص الحرارة شتاءً وتعكسها صيفاً

طور علماء من جامعة "بيتسبرغ" الأمريكية، نموذجا أوليا لنافذة ذات خصائص امتصاص قابلة للتحويل، بحيث يمكن ضبطها لحصد الحرارة في الشتاء وعكسها في الصيف.

ويحتوي الزجاج الجديد على طلاء طيفي منخفض الانبعاثية يستخدم مادة متغيرة الطور للتحكم في كمية الحرارة التي تدخل الغرفة من النافذة، دون التأثير على جودة الضوء.

ويمتص الزجاج الطاقة الحرارية من أشعة الشمس تحت الحمراء ويعيد انبعاثها كحرارة، إما لتستخدم لتدفئة الغرفة باستخدام سخانات كهربائية شفافة في الركيزة الزجاجية أو تنعكس بعيدا لتبريد الغرفة.

وابتكر العلماء تقنية الزجاج الذكي الرقيقة للغاية التي يمكن أن تغطي النوافذ الموجودة في المنزل، لتمتص الحرارة في الشتاء وتعكسها في الصيف، كبديل موفر للطاقة للتدفئة المركزية وتكييف الهواء.

وتشير الدراسة إلى أن التقنية الجديدة مصنوعة من كومة بصرية من المركبات الكيميائية، بحيث يمكن للزجاج أن يغير ترتيبه الذري إما ليعكس أو ليمتص الضوء من الشمس حسب الفصول.

وقال مؤلف الدراسة ناثان يونغبلود، الأستاذ المساعد في الهندسة الكهربائية وهندسة الكمبيوتر في الجامعة "يتمثل الابتكار الرئيسي في أن هذه النوافذ يمكن أن تتغير وفقا للاحتياجات الموسمية، إنها تمتص الأشعة تحت الحمراء القريبة من الشمس في الشتاء وتحولها إلى حرارة داخل المبنى، وفي أشهر الصيف، يمكن أن تنعكس الشمس بدلا من امتصاصها".

ويتكون الزجاج الجديد من كومة ضوئية من المواد التي يقل سمكها عن 300 نانومتر، مع طبقة نشطة رقيقة جدا مصنوعة من مواد تغير الطور التي يمكنها امتصاص الأطوال الموجية غير المرئية لضوء الشمس وتنبعث منها كحرارة، حيث يمكن تبديل هذه المادة نفسها بحيث تبعد تلك الأطوال الموجية للضوء بدلا من ذلك.

وأوضح العلماء أن الأهم من ذلك أن الضوء المرئي ينتقل بشكل متماثل تقريبا في كلتا الحالتين، لذلك لن نلاحظ التغيير في النافذة.

ويعمل التزجيج (عملية تحويل المادة إلى مادة صلبة) عن طريق التحول من ترتيب "غير متبلور" للذرات إلى "ترتيب متبلور"، عند تطبيق الحرارة.

وفي الترتيب غير المتبلور، يقع ترتيب الذرات بشكل غير منتظم تماما، لكن التبديل إلى الترتيب المتبلور لذراتها يجعل الذرات تتجمع بشكل أكثر إحكاما، ما يسمح لها بعكس الحرارة بعيدا، حيث يقع تشغيل التبديل في جزء من الثانية بواسطة "سخان شفاف" وهو جزء من الزجاج متعدد الطبقات.

وعندما يكون الجو باردا، يتم حصاد الأشعة تحت الحمراء من ضوء الشمس وتحويلها إلى حرارة المبنى لخفض تكاليف التدفئة، وإذا كان الجو دافئا، يمكن للزجاج الجديد تبديل حالته لعكس الحرارة وتقليل الحاجة إلى تكييف الهواء.

ويقدر العلماء أن استخدام هذه النوافذ، بما في ذلك الطاقة اللازمة للتحكم في الزجاج، سيوفر 20 إلى 34% من استخدام الطاقة سنويا مقارنة بالنوافذ المزدوجة التي توجد عادة في المنازل.

اقرأ أيضاً

رحلة بدأت من الرفض ووصلت إلى أعرق جامعات العالم.. غانم المفتاح يروي تفاصيل رحلته التعليمية المليئة بالتحديات

دراسة جديدة: منطقة دماغية قد تكون مسؤولة عن بعض حالات ارتفاع الضغط

 عودة فريق "أرتيميس 2" إلى الأرض بعد مهمة ناجحة حول القمر

أخبار ذات صلة

منتجع شيبارة يرسخ مفهوماً متقدماً للفخامة المستدامة في البحر الأحمر

التلبّك المعوي.. مشكلة شائعة يمكن الوقاية منها