Een nieuw slim raam biedt meer dan alleen een mooi uitzicht, het regelt ook de doorlaatbaarheid van zonlicht, verwarmt het interieur van gebouwen door zonnestraling om te zetten in warmte, en vrijwel elimineert E coli bacteriën die op het glas leven. In de toekomst, dergelijke steriele slimme ramen kunnen worden gebruikt in vliegtuigen, ziekenhuizen, openbaar vervoer, en andere gebieden.

De onderzoekers, geleid door Yan-Yan Song aan de Northeastern University in Shenyang, China, en Xing-Hua Xia aan de Nanjing University in Nanjing, China, hebben een artikel gepubliceerd over het nieuwe steriele slimme venster in een recent nummer van ACS Nano .

Zoals de onderzoekers uitleggen, het integreren van meerdere functies in een enkel slim venster vormt een uitdaging, omdat elke functie typisch een andere materiaalsamenstelling vereist. Bijvoorbeeld, een van de meest gebruikte materialen voor slimme ramen die de transmissie van zichtbaar licht regelen, is WO ₃ (wolfraamtrioxide). Als elektrochroom materiaal, WO ₃ kan zijn optische transmissie omkeerbaar veranderen als reactie op elektrochemisch opladen en ontladen. Anderzijds, slimme ramen die nabij-infrarode zonnestraling omzetten in warmte, bevatten meestal metalen nanodeeltjes. Ook, een breed scala aan materialen hebben antimicrobiële eigenschappen, vooral koper. Tot dusver, echter, het combineren van al deze eigenschappen in één materiaal is een uitdaging gebleven.

In de nieuwe studie de onderzoekers ontwierpen een elektrochrome-fotothermische film samengesteld uit 3D WO ₃ in een honingraatachtige structuur ingebed met gouden nanodeeltjes en nanostaafjes. Terwijl de WO ₃ regelt de hoeveelheid zichtbaar licht die door het raam gaat, de gouden nanostructuren zetten binnenkomend zonlicht om in thermische energie voor het verwarmen van het interieur van het gebouw.

"Dit is een nieuwe strategie die een uitstekende fotothermische conversie behaalt via optimalisatie van zonnewinst op elektrochrome films en, belangrijk, de fotothermische efficiëntie is instelbaar tijdens optische transmissie, " vertelde Xia Phys.org .

De onderzoekers toonden aan dat het venster binnen enkele minuten kan veranderen van volledig transparant in pikzwart. Verder, ze toonden aan dat een nabij-infraroodlaser de temperatuur van het venster in ongeveer vijf minuten met 24 ° C verhoogt. Om de antimicrobiële eigenschappen van het raam te onderzoeken, de onderzoekers behandelden het met E coli en bestraalde het met een nabij-infrarood laser. Ze ontdekten dat het bacteriedodende effect het sterkst was wanneer het raam in de donkere staat was, waarin het vrijwel alle bacteriën zou kunnen elimineren. In tegenstelling tot, het effect was veel zwakker voor ramen in de transparante staat, evenals die gemaakt van alleen WO ₃ of alleen gouden nanostructuren, in plaats van beide materialen gecombineerd. De resultaten suggereren dat de meeste bacteriedodende effecten te wijten zijn aan de fotothermische eigenschappen van het raam.

"Het steriele slimme venster zou vooral handig zijn in vliegtuigen, in gebieden op hoge breedte, en ook in ziekenhuizen, " zei Xia. "Het moet multifunctioneel zijn, bijvoorbeeld, de transmissie van zichtbaar licht dynamisch regelen, afstemmen van warmteconversie van nabij-infrarode zonnestraling, en het verminderen van aanvallen door micro-organismen."

© 2018 Fys.org