Op een dag hebben we geen gordijnen of jaloezieën meer nodig voor onze ramen, en we zullen in staat zijn om licht te blokkeren - of binnen te laten - met slechts een druk op de knop. Dat is tenminste wat Keith Goossen, universitair hoofddocent elektrische en computertechniek aan de Universiteit van Delaware, hoopt.

Goossen en Daniel Wolfe, die vorig jaar promoveerde aan de UD, ontwikkelde panelen die kunnen schakelen tussen licht binnenlaten en buitensluiten. Deze 'slimme glas'-technologie kan worden gebruikt in milieuvriendelijke ramen, windschermen, dakpannen en gebouwschilden, in de winter licht en warmte absorberen en in de zomer weerkaatsen.

Hoewel Goossen niet de eerste wetenschapper is die slim glas maakt, de uitvinding van zijn team kost ongeveer een tiende van de prijs van andere versies. Het is ook transparanter in zijn transparante staat en meer reflecterend in zijn reflecterende staat dan concurrenten, hij zei.

Goossen deelde maandag zijn nieuwste smart glass prototype, 5 maart in een keynote-toespraak op de SPIE Smart Materials and Nondestructive Evaluation for Energy Systems IV-conferentie in Denver.

eenvoudig idee, duidelijke resultaten

De principes achter deze slimme glastechnologie zijn verrassend eenvoudig. Het begint met twee vellen plastic gescheiden door een dunne holte. Het plastic bevat minuscule kubusvormige structuren die het materiaal retroreflecterend maken, wat betekent dat het licht terugkaatst naar zijn bron, zoals een fietsreflector doet.

Vervolgens wordt de kamer gevuld met een vloeistof genaamd methylsalicylaat - een goedkoop wintergroen extract dat toevallig het actieve ingrediënt is in sommige vrij verkrijgbare pijnstillende crèmes. Deze vloeistof heeft optische eigenschappen, of interactie met zichtbaar licht, die overeenkomen met de optische eigenschappen van de retroreflecterende kunststof. Wanneer gecombineerd, het licht kan er doorheen, en het systeem wordt transparant. Dit wordt brekingsindex matching genoemd.

Het slimme glassysteem van Goossen kan duizend keer overschakelen van transparant naar reflecterend zonder verslechtering, zoals blijkt uit een artikel dat eind vorig jaar in het tijdschrift werd gepubliceerd Optica Express .

Op de conferentie van deze week Goossen onthulde een nieuwe, verbeterd ontwerp.

In plaats van kubussen te gebruiken, dit slimme glas vertrouwt op de totale interne reflectie van eendimensionale structuren die loodrecht op elkaar zijn gelaagd. Het is sterk reflecterend tot een invalshoek van 60 graden, een verbetering ten opzichte van het vorige prototype.

"Het presteerde beter dan we dachten dat het zou doen op basis van ons theoretisch begrip, " hij zei.

Goossen gebruikt 3D-printen om zijn prototypes te maken, maar deze technologie zou uiteindelijk met een hoog volume en lage kosten kunnen worden vervaardigd met behulp van spuitgieten. Hij test nu zijn systeem over een breed temperatuurbereik om te zien hoe het presteert, vooral als het temperaturen nadert waardoor de vloeistof erin kan bevriezen, die tussen de 3 en 16 graden Fahrenheit zal zijn, afhankelijk van de uiteindelijke vloeistof die wordt gebruikt. Telkens als Goossen met een zaal vol ingenieurs over dit project praat, handen gaan omhoog met veel vragen.

"Er is veel interesse in de mogelijkheden die dit kan vertegenwoordigen, " hij zei.

Commercialisering kan uiteindelijk volgen - iets waar Goossen al goed in thuis is. Een auteur van 82 verleende patenten, hij richtte in 2001 een startend bedrijf op dat later werd overgenomen. Zijn kennis geeft hij door aan studenten als co-docent High Technology Entrepreneurship, een cursus voor niet-gegradueerde en afgestudeerde studenten die zich richt op financiële, legaal, wetenschappelijke en technische problemen waarmee tech-startups worden geconfronteerd.

Goossen stimuleert studenten ook om nieuwsgierig te zijn. Dit onderzoeksproject begon met een voorgevoel, wat de aanzet kan zijn voor wetenschappelijke ontdekkingen.

"Soms is het gewoon een instinct over wat interessant zou kunnen zijn, ’ zei Goossen.