شیشه‌های قابل تغییر: نوآوری در حریم خصوصی و بهره‌وری انرژی
اگر در زمینه تولید شیشه با آخرین تکنولوژی روز دنیا مشغول باشید، همواره این سوال از شما پرسیده می‌شود که به چه شیشه‌هایی، شیشه‌های قابل تغییر می‌گویند. در واقع، آخرین تکنولوژی تولید شیشه فقط به شیشه‌های قابل تغییر محدود نمی‌شود. شیشه‌های خصوصی، شیشه‌های الکتروکرومیک یا به معنای ساده، شیشه‌هایی که قابلیت تغییر رنگ دارند نیز جزو شیشه‌هایی هستند که روز به روز بر تعداد نصب آن‌ها افزوده می‌شود. در ادامه، به بیان دلایل محبوبیت روزافزون این شیشه‌ها خواهیم پرداخت.
در جهان دیجیتال امروزی که همه افراد در همه حال با هم در تماس بوده و به هر نحوی به هم متصل می‌شوند، به همان اندازه بر اهمیت حفظ حریم خصوصی نیز تأکید می‌گردد. اگرچه این شیشه‌ها یک راه حل موثر و مناسب برای ایجاد محیط داخلی داینامیک هستند، اما نکات کلیدی فقط به همین زمینه‌ها محدود نمی‌شود. به همین دلیل، در این مقاله بیشتر به بررسی نحوه عملکرد شیشه‌های قابل تغییر پرداخته می‌شود.
#شیشه قابل تغییر چیست؟
به ساده‌ترین شکل، شیشه‌های قابل تغییر پنل‌هایی هستند که می‌توانند بین حالت کاملاً شفاف و مات تغییر کنند، تنها با فشار دادن یک دکمه. در حالت مات، شما هیچ چیزی از طرف دیگر شیشه نمی‌بینید.
به سبب قابلیت تطبیق‌پذیری بالا و کاربردهای متعدد این نوع از شیشه‌ها، نصب آن‌ها به صورت روزافزون در ساختمان‌های مسکونی و تجاری در حال افزایش است.
مطلب پیشنهادی:چرا باید از شیشه عایق استفاده کنیم؟ (دلایل اهمیت شیشه عایق)#شیشه‌های فتوکرومیک چگونه کار می‌کنند؟
شیشه‌های فتوکرومیک شامل مولکول‌های ریز از هالید نقره می‌شوند که در داخل خود شیشه معلق هستند. وقتی این مولکول‌ها در تماس با نور خورشید قرار می‌گیرند، از خود عکس‌العمل نشان داده و الکترون‌های موجود در شیشه با مولکول‌ها ترکیب می‌شوند و عنصر خالص نقره را به وجود می‌آورند. لازم به ذکر است که عنصر نقره غیرشفاف است که باعث تیره شدن شیشه می‌شود. این پروسه معمولاً حدود 30 ثانیه زمان می‌برد تا به‌طور کامل اتفاق بیفتد. همچنین برای برگشت شیشه به حالت اولیه، حدود 2 تا 5 دقیقه زمان نیاز است که شیشه در معرض اشعه UV قرار نگیرد.
این نوع از شیشه‌ها به صورت معمول در ساختمان‌ها مورد استفاده قرار نمی‌گیرند. زیرا تنها مزیت این شیشه‌ها، تاریک‌تر شدن شیشه و جلوگیری از تابش اشعه‌های مضر به داخل است و عملاً هیچ سود دیگری به شما نمی‌رسانند. با توجه به فواید بسیار زیاد نور طبیعی، بسیار ساده است که متوجه ترجیح سازندگان جهت استفاده از شیشه‌های ترموکرومیک و الکتروکرومیک شویم (در ادامه مقاله بیشتر به این نوع شیشه‌ها پرداخته خواهد شد). این تکنولوژی در حالت معمول در عینک‌هایی با قابلیت دو منظوره مطالعه و دودی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
#شیشه‌های ترموکرومیک چگونه کار می‌کنند؟
شیشه‌های ترموکرومیک بسیار شبیه به شیشه‌های فتوکرومیک کار می‌کنند، تنها تفاوتی که دارند در این است که حرارت به جای نور باعث عکس‌العمل شیشه می‌شود. به محض آنکه خورشید باعث گرمایش سطح پنجره می‌شود، شیشه شروع به تاریک‌تر شدن کرده و در نتیجه نور کمتری را به داخل هدایت می‌کند. امروزه، شیشه‌های ترموکرومیک از مواد متفاوتی ساخته می‌شوند که نسبت به یکدیگر، خواص منحصر به فردی از خود ارائه می‌دهند. معمول‌ترین ماده دی‌اکسید وانادیوم است. این ماده در اثر تماس با حرارت، یک بازتاب متالیک بسیار زیبا از خود نشان می‌دهد.
شیشه‌های ترموکرومیک عموماً در صنعت ساختمان مورد استفاده قرار می‌گیرند. شاید در نگاه اول، استفاده از این شیشه‌ها و تاریک‌تر کردن داخل اتاق به نظر منطقی نباشد. اما این شیشه‌ها برای تعامل با نور ساخته نشده‌اند، بلکه صرفاً از ورود گرما و تشعشعات جلوگیری می‌کنند.
زمانی که هوا سرد است، شما به صورت غریزی تمایل به ورود گرما و نگه داشتن گرما در داخل خانه دارید و در زمانی که هوا گرم است، تمایل به عدم ورود گرما به داخل خانه دارید. پنجره‌های ترموکرومیک دقیقاً مطابق این دو خواسته شما در هر دو فصل گرما و سرما عمل می‌کنند که باعث شده استفاده از این شیشه‌ها برای کنترل درجه حرارت داخل خانه بسیار مفید و مؤثر باشد.
#شیشه‌های الکتروکرومیک چگونه کار می‌کنند؟
زمانی که مردم با واژه شیشه‌های قابل تغییر روبه‌رو می‌شوند، معمول‌ترین چیزی که تصور می‌کنند شیشه‌های الکتروکرومیک هستند. برخلاف شیشه‌های ترموکرومیک و فتوکرومیک، تغییر حالت شیشه‌های الکتروکرومیک تحت تأثیر محیط اطراف نیست. این شیشه‌ها با فشار دادن یک دکمه، به صورت خیلی سریع از ظاهری شفاف به مات و یا بالعکس تغییر حالت می‌دهند.
این شیشه‌ها از چندین لایه یا پوشش با ضخامت‌های بسیار نازک تشکیل شده‌اند که شامل تعداد بسیار زیادی از یون‌های لیتیوم می‌شود. زمانی که جریان برق به شیشه وصل می‌شود، یون‌های لیتیوم و الکترون‌ها از یک لایه به لایه دیگر منتقل می‌شوند که باعث مات شدن شیشه می‌شود. زمانی که جریان الکتریکی برق قطع می‌شود، این یون‌های لیتیوم و الکترون‌ها به لایه قبل خود بازمی‌گردند و شیشه به حالت اصلی بسیار شفاف خود در می‌آید.
این نوع شیشه‌ها در مصارف خانگی محبوب هستند زیرا ساکنین می‌توانند کنترل کاملی بر نحوه عملکرد شیشه‌ها داشته باشند. همچنین شیشه‌های الکتروکرومیک خواص بسیار عالی شیشه‌های ترموکرومیک نظیر عایق بودن و بهره‌وری انرژی را در کنار قابلیت‌های دسترسی و انعطاف در نحوه عملکرد (عملکرد به صورت دستی و به دلخواه کاربر) ارائه می‌دهند.
مطلب پیشنهادی:شیشه سکوریت یا شیشه معمولی؟ کدام برای ساختمان من بهتر است؟#از شیشه‌های قابل تغییر در چه مکان‌هایی استفاده می‌شود؟
از شیشه‌های قابل تغییر می‌توان در انواع طراحی‌های ساختمان استفاده نمود، اما دو دلیل عمده برای انتخاب این نوع شیشه‌ها توسط مردم وجود دارد:
1. بهره‌وری انرژی
2. حریم خصوصی
شیشه‌های ترموکرومیک و الکتروکرومیک می‌توانند میزان حرارت وارده و خارج‌شده از طریق سطح شیشه را کاهش دهند و به همین دلیل در طراحی ساختمان‌های مدرن که بر بهره‌وری انرژی و کاهش هزینه‌های انرژی تمرکز دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرند (هرگونه هزینه شامل گرمایش و یا سرمایش در تمام فصول سال).
در عین حال، دلیل اصلی انتخاب شیشه‌های قابل تغییر، ایجاد یک حریم خصوصی است که باعث می‌شود مردم از این نوع شیشه‌ها در منازل و ساختمان‌های تجاری و اداری استفاده کنند. موقعیت‌های مختلفی وجود دارد که حریم خصوصی ارائه‌شده توسط شیشه‌های قابل تغییر می‌تواند یک تغییر بزرگ برای ساکنان آن فضا ایجاد کند. مانند:
#پنجره‌های اداری
اگر در یک اداره با فضای عمومی ملاقات مشغول به کار باشید، حتماً موقعیت‌هایی را تجربه می‌کنید که نمی‌خواهید افراد دیگر به شما دید داشته باشند. این موقعیت‌ها می‌توانند شامل ملاقات‌های خصوصی، گفت‌وگوهای احساسی با پرسنل و ... باشند.
#فضاهای بهداشتی داخلی و بیمارستان‌ها
اگرچه پرده‌ها کاربرد زیادی دارند، اما استفاده از آن‌ها به هیچ وجه بهداشتی نیست. گرد و خاک به سرعت روی پرده‌ها می‌نشیند و محیطی مناسب برای رشد باکتری‌ها ایجاد می‌کند. این مسأله در خانه‌ها یا اداره‌های کوچک زیاد مهم نیست، اما در بیمارستان‌ها، محیط جراحی و هرگونه فضای بهداشتی باعث ایجاد مشکل خواهد شد.
استفاده از شیشه‌های قابل تغییر، هرگونه تماس با محیط را خنثی کرده و می‌تواند به روش‌های دستی یا اتوماتیک مورد استفاده قرار گیرد. در این شیشه‌ها می‌توان از تایمرها، سنسورهای نوری و حتی سنسورهای حرکتی جهت پرهیز از هرگونه انتقال میکروب استفاده نمود.
#حمام و دستشویی
با در نظر گرفتن ترجیحات استفاده در ساختمان‌های مسکونی، شیشه‌های قابل تغییر می‌توانند محیطی راحت و کاربردی برای حمام و دستشویی شما فراهم کنند. در فضاهایی که حفظ حریم خصوصی اهمیت زیادی دارد، داشتن گزینه‌ای که با فشار یک دکمه بتوانید از داشتن حریم خصوصی اطمینان حاصل کنید، بسیار حیاتی است. صاحب‌خانه‌ها قادر خواهند بود در مواقع نیاز از مناظر بیرونی لذت ببرند و از کشیدن دوباره پرده‌ها جلوگیری کنند.
#کلام آخر: آینده شیشه‌های قابل تغییر کجاست؟
پیش‌بینی می‌شود که بازار شیشه‌های قابل تغییر در سال 2028 برابر با 7.5 میلیارد دلار باشد. امروزه از شیشه‌های هوشمند در صنایع هواپیماسازی، خودروسازی و کشتی‌سازی استفاده می‌شود و به مرور در بخش‌های اداری و فرودگاه‌های مسافربری جا باز می‌کنند (مصارف مانند صفحه‌های نمایشگر، پنجره‌های قایق‌ها، پنجره‌های هواپیماها و بعضی از سانروف‌های خودروها).
با نگاهی به آینده، شیشه‌های هوشمند می‌توانند نقش اساسی در تبدیل محیط‌های مسکونی به یک محیط بهره‌ور انرژی بازی کنند. همانطور که انرژی زیادی صرف گرمایش و تهویه ساختمان‌ها می‌گردد، شیشه‌های قابل تغییر می‌توانند نیاز به مصرف انرژی را کاهش دهند.
مطلب پیشنهادی:مقایسه شیشه لمینت و شیشه دوجداره | انتخاب بهترین شیشهدلیل این موضوع آن است که هیدروژل (که در داخل دو شیشه قرار می‌گیرد) زمانی که دما به زیر 30 درجه سانتی‌گراد می‌رسد منبسط شده و شیشه را شفاف می‌کند. در بالای این آستانه، هیدروژل مانند کاغذ مچاله شده و نور مادون قرمز و نور مرئی را پراکنده می‌کند.
به لطف آب موجود در مخلوط هیدروژل که می‌تواند گرمای زیادی را در خود نگه دارد، هیدرو مایع گرما را جذب کرده و به مرور زمان آن را آزاد می‌کند. این عمل می‌تواند نیاز به مصرف انرژی برای گرمایش، تهویه و سرمایش را در مقایسه با شیشه‌های پنجره دوجداره تا 35% کاهش دهد.
بنا به گفته‌ی آقای گرانکویست فیزیکدان مواد، در آینده هیچ دلیلی برای استفاده از هر پنجره‌ای غیر از پنجره‌های هوشمند وجود نخواهد داشت.