05.09.2024

Мультиспектральное интеллектуальное окно: шаг к более здоровой среде в помещении

Окна, жизненно важные каналы между внутренними помещениями и внешней средой, также служат основными точками входа для вредных световых волн и электромагнитных (ЭМ) волн. Однако управление передачей и рассеиванием света обычно требует различных материальных систем и устройств.

Кроме того, критическим аспектом, который часто упускается из виду в технологии умных окон, является электромагнитная модуляция. Поэтому окна, способные регулировать видимый свет и экранировать электромагнитное излучение, становятся насущной необходимостью.

В новой статье под названием «Мультиспектральное интеллектуальное окно: динамическая модуляция света и экранирование электромагнитных микроволн», опубликованной в журнале Light: Science & Applications , группа ученых под руководством профессора Цзяци Чжу из Infrared Films and Crystal представляет инновационное мультиспектральное интеллектуальное окно, способное регулировать видимый свет, одновременно блокируя микроволновые сигналы.

Структура этого окна включает в себя основную жидкокристаллическую смесь, состоящую из отрицательных жидких кристаллов, ионных поверхностно-активных веществ и дихроичных красителей, за которыми следуют вертикально выровненные полиимидные слои и пленка оксида индия и олова (ITO), все это инкапсулировано в стеклянную подложку.

Как показано на рисунке 1(a), сочетание динамического рассеяния и жидкокристаллического легирования обеспечивает точный контроль над пропусканием и рассеянием, гарантируя лучшую экономию энергии и защиту конфиденциальности. Кроме того, оптимизация толщины пленки ITO обеспечивает эффективное экранирование микроволн без ущерба для оптических характеристик , снижая потенциальные риски для здоровья, вызванные ростом сетей 5G, как показано на рисунке 1(b).

Сравнивая существующие интеллектуальные окна с электронным управлением и прозрачные конструкции для технологий экранирования микроволнового излучения, данное исследование демонстрирует значительные преимущества по пяти параметрам: время отклика, диапазон регулировки пропускания, диапазон регулировки дымки, напряжение возбуждения и режим оптической модуляции, как показано на рисунке 2(а).

Как показано на рисунке 2(b), по сравнению с существующими прозрачными электромагнитными экранирующими материалами, это исследование демонстрирует превосходные характеристики по всем охваченным экранирующим диапазонам, включая диапазоны S, C, X и Ku. Более того, эффект электромагнитного экранирования этого подхода значительно превосходит таковой у коммерчески доступных PDLC-материалов.

Подводя итог, можно сказать, что в данном исследовании представлена ​​новая многоспектральная технология интеллектуальных окон, разработанная для снижения электромагнитного загрязнения путем динамической регулировки входящего солнечного света посредством переходов между прозрачным, поглощающим и матовым состояниями.

С помощью предложенной модели движения ионов и стратегии работы с диэлектрической проницаемостью было определено соотношение CTAB и SDS для достижения более низкой оптимальной частоты возбуждения (~300 Гц), что позволяет избежать электрического пробоя, который с большей вероятностью может возникнуть при высокочастотном возбуждении.

Кроме того, за счет оптимизации толщины прозрачной проводящей пленки эффект широкополосного электромагнитного экранирования был значительно улучшен до 30,9 дБ, при этом минимизируя влияние на оптическую прозрачность. Это исследование представляет собой полезную попытку координации проектирования и оптимизации интеллектуальных окон для управления как солнечным спектром, так и микроволновым спектром.

от TransSpread