Химики из Массачусетского технологического института разработали технологию, которая позволяет ускорить затемнение электрохромного стекла с нескольких минут до менее чем секунды. Результаты исследования опубликованы в журнале Chem.
В отличие от фотохромных электрохромные материалы способны менять оптические свойства в ответ на электрическое напряжение вне зависимости от интенсивности света. Так, в «умном стекле» — композите из слоев стекла и химических материалов — подача тока может регулировать коэффициент светопропускания. Электрохромные окна используются в самолетах Boeing 747 — для защиты пилотов от ослепления солнцем.
Применение электрохромных материалов ограничено их специфичностью и задержкой, которая требуется для перехода между оптическими режимами. Так, традиционные «умные стекла» требуют для затемнения от 15 до 40 минут. Кроме того, при максимальном затемнении они приобретают темно-синие или темно-зеленые оттенки, но не способны достичь степени непрозрачности, близкой к черному цвету.
В новом исследовании ученые использовали металлоорганические соединения (MOFs), которые проводят электроны и ионы с высокой скоростью. Прежде MOFs применялись только для хранения газов. Материал производился путем объединения двух химических соединений — месалазина и нафталинтетракарбоновой кислоты — c N,N-Диметилформамидом и cолями металлов — магния или никеля.
В результате авторы создали электрохромное стекло с повышенной степенью затемнения до бурого оттенка за счет смешения дополнительных цветов — красного и зеленого. Изменение коэффициента светопропускания в обоих направлениях осуществлялось менее чем за секунду. При этом стекло не требовало дополнительной подачи электроэнергии для поддержания переходного состояния.
Как сообщил профессор Мирча Динка, помимо самолетов, материал может применяться в бытовых и рабочих помещениях в условиях жаркого климата. Возможность контролировать, в том числе, коэффициент поглощения тепла приведет к экономии электроэнергии, необходимой для кондицирования воздуха внутри. Он также будет полезен для маломощных дисплеев, например в электронных книгах.
Пока испытания новых стекол проводились в лабораторных условиях. В ближайшее время ученые намерены разработать образец площадью около 2,5 сантиметра для дальнейших исследований и презентации инвесторам.
