Cửa sổ thông minh có thể tiết kiệm năng lượng bằng cách lọc nhiệt và
ánh sáng
Các nhà nghiên cứu tại bộ phận Năng lượng của phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkely (Berkely Lab) đã phát triển một loại vật liệu mới giúp cho những chiếc cửa sổ thông minh trở nên thông minh hơn nữa. Loại vật liệu này thực chất là một lớp phủ tinh thể nano phủ lên tấm kính của các cửa sổ cho phép linh hoạt điều chỉnh các luồng ánh sáng khi nó đi qua cửa sổ. Không giống với công nghệ hiện tại, lớp phủ này có thể điều chỉnh một cách có chọn lọc về lượng ánh sáng đi qua và cả lượng ánh sáng cận hồng ngoại có sinh nhiệt, để từ đó cửa sổ có thể tối đa hoá số năng lượng tiết kiệm được cũng như mang lại cảm giác thoải mái trong các điện kiện khác nhau.
Delia Milliron, một nhà hoá học tại phòng nghiên cứu phân tử của Berkely Lab: "Ở Mỹ, chúng tôi dùng khoảng 1/4 tổng lượng điện năng vào việc chiếu sáng, sưởi ấm và làm mát cho các toà nhà. Và khi sử dụng loại cửa sổ thông minh với các lớp phủ có thể giúp tác động đến tính hiệu quả trong việc sử dụng năng lượng của các toà nhà."
Nhóm nghiên cứu của Delia Milliron cũng từng được biết đến với công nghệ cửa sổ thông minh có thể chặn các tia cận hồng ngoại và không làm giảm độ sáng. Công nghệ này sử dụng hiệu ứng electrochromic, một dòng điện nhỏ sẽ giúp chuyển đổi chất liệu phủ từ tình trạng cho anh sáng NIR đi qua và không được đi qua. Công nghệ mới của họ còn làm được tốt hơn như thế vì nó không chỉ điều chỉnh được các tia sáng cận hồng ngoại mà còn cả lượng ánh sáng đi qua một cách độc lập. Thành tựu này đã giúp nhóm nghiên cứu đạt giải thưởng R & D 100 Adward 2013 và hiện họ đang ở trong giai đoạn đầu của việc thương mại hoá sản phẩm này.
Việc điều khiển độc lập các tia cận hồng ngoại có nghĩa là chúng ta vẫn có thể có được ánh sáng tự nhiên trong nhà mà không phải chịu những tia sáng gây nhiệt không mong muốn, từ đó sẽ giảm việc phụ thuộc vào điều hoà và cả ánh sáng nhân tạo. Loại cửa sổ thông minh mới còn có thể chuyển sang chế độ tối, chặn cả ánh sáng lẫn các tia NIR, hoặc là sang chế độ sáng, hoàn toàn trong suốt.
Mấu chốt của công nghệ này chính là chất liệu electrochromic (điện sắc) mới, được làm từ Ôxit thiết Indi phủ trên lớp kính ôxit Niobi. Kết hợp 2 loại chất liệu này, các nhà nghiên cứu đã tạo ra được lớp phủ có 2 chức năng riêng biệt - một điều chỉnh lượng ánh sáng thấy được, một điều chỉnh các tia cận hồng ngoại. Các nhà nghiên cứu đã phát hiện được tác động qua lại hợp lực ở những vùng nhỏ nơi lớp ma trận thuỷ tinh gặp các tinh thể nano làm tăng sức mạnh của hiệu ứng electrochromic, điều này đồng nghĩa họ có thể sử dụng lớp phủ mỏng hơn mà không làm giảm hiệu năng. Tác động qua lại giữa lớp phủ và các ma trận thuỷ tinh mở ra một không gian bên trong tấm kính, cho phép dòng điện đi vào và ra dễ dàng hơn.
Bên cạnh việc ứng dụng vào cửa sổ thông minh, phát hiện mới này còn mở ra cơ hội cho các chất liệu của bình ắc-quy, vì nếu cải thiện được việc chuyển ion đến các điện cực thì hiệu suất của ắc-quy cũng có thể được tăng lên. Với cửa sổ thông minh, chúng ta sẽ hoàn toàn kiểm soát được lượng ánh sáng sẽ đi vào trong ngôi nhà hoặc xe ô tô của mình. Chợt nghĩ là trong tương lai chúng ta sẽ có nhiều ngôi nhà kính hơn, với thiết kế hiện đại và đẹp mắt và xa hơn là những bộ ắc-quy dung lượng cao dành cho xe ô tô hay những thiết bị điện khác.
