Стакан показывает другое замечательное качество: Это может быть переключено с туманного, чтобы очиститься, применив воду. Это могло сделать его полезным для создания умных окон, которые изменяют туман или непрозрачность, чтобы управлять уединенностью комнаты или заблокировать яркий свет от солнечного света.«Переключаемое стекло, доступное сегодня, довольно дорогое, потому что оно использует прозрачные слои проведения, чтобы применить напряжение через весь стакан», сказал Пол В. Лей Школы Свонсона Питтсбургского университета Разработки, лидера исследовательской группы. «Наш стакан был бы потенциально менее дорогим, чтобы сделать, потому что его непрозрачность может быть переключена за несколько секунд, просто применившись или удалив жидкость».В Optica исследователи описывают свой новый основанный на нанотраве стакан, который достигает рекордного 95-процентного легкого коэффициента пропускания и столь же высокой степени тумана в то же время.
Исследователи экспериментировали со стеклом, запечатленным со структурами нанотравы от 0,8 до 8,5 микронов в высоте с «лезвиями» каждое измерение несколько сотен миллимикронов в диаметре.Открытие switchability было одной из интуитивной прозорливости. «Я чистил новый стакан нанотравы, когда я обнаружил, что очистка его с водой заставила стакан стать прозрачным», сказал руководитель проекта, аспирант Сэджэд Хэгэнифэр.
В то время как открытие было эпизодом, оно может быть легко объяснено. «Вода идет между чрезвычайно гидрофильными наноструктурами, делая стеклянный акт нанотравы как плоское основание. Поскольку у воды есть очень похожий индекс преломления к стакану, свет идет прямо через него. Когда вода удалена, свет поражает рассеивающиеся наноструктуры, заставляя стакан казаться туманным».
Используя нанотраву, чтобы улучшить солнечные батареиГруппа лея развивала новый стакан, чтобы улучшить способность солнечных батарей захватить свет и превратить его во власть. Образцы наноструктуры могут препятствовать тому, чтобы свет размышлял от поверхности солнечной батареи.
Эти структуры также рассеивают свет, который входит в стакан, помогая большему количеству легкой досягаемости полупроводниковый материал в солнечной батарее, где это преобразовано во власть.Новый стакан использует уникальный образец наноструктур, который очень напоминает траву. Поскольку структуры более высоки, чем ранее используемые наноструктуры, они увеличивают вероятность, что свет будет рассеян.
Хотя стекло с наноструктурами кажется непрозрачным, тесты показали, что большая часть рассеянного света пробивается через стакан.То, что стакан очень туманный и показывает высокий коэффициент пропускания, могло также сделать его полезным для светодиодов, которые работают способом, который является по существу противоположностью солнечной батареи, при помощи электричества, которое входит в полупроводник, чтобы произвести свет, который тогда излучается от устройства.
Новый стакан мог потенциально увеличить сумму света, который делает его из полупроводника в среду.Нахождение правильной высоты ‘травы’
Исследователи нашли, что более короткая нанотрава улучшила антиотражающие свойства стекла, в то время как более длинная нанотрава имела тенденцию увеличивать туман. Стекло с нанотравой 4,5 микрона высотой показало хороший баланс коэффициента пропускания на 95,6 процентов и тумана на 96,2 процентов для света с длиной волны на 550 миллимикронов (желтый свет, компонент солнечного света).Хотя больше работы необходимо, чтобы оценить точную стоимость производства нового стакана, исследователи предсказывают, что их стакан будет недорог, потому что легко сделать.
Наноструктуры запечатлены в стакан, используя процесс, известный как реактивное ионное травление, масштабируемый и прямой метод обычно раньше делал печатные платы.Чтобы превратить стакан в умное окно, которое переключается с туманного, чтобы очиститься, это потребовало бы размещения куска традиционного стекла поверх стакана нанотравы.
Насосы могли использоваться, чтобы течь жидкость в пространство между этими двумя стаканами, и вентилятор или насос могли использоваться, чтобы удалить воду. Исследователи также показали, что в дополнение к воде, применяя ацетон и толуол может также переключить стакан с туманного, чтобы очиститься.
«Мы теперь проводим тесты на длительность на новом стакане нанотравы и оцениваем его самоочищающиеся свойства», сказал Хэгэнифэр. «Самоочищающееся стекло очень полезно, потому что оно предотвращает потребность в автоматизированном или ручном удалении пыли и обломков, которые уменьшили бы эффективность солнечных батарей, являются ли группы на Вашем доме или на марсоходе Марса».