Để nâng cao hiệu suất năng lượng của các tòa nhà, các nhà nghiên cứu đã tìm cách chế tạo cửa sổ thay đổi độ trong suốt cho ánh sáng và nhiệt xuyên qua nhiều hơn khi trời lạnh và ít hơn khi trời nóng. Tuy nhiên, các phương pháp này có xu hướng càn trở sự di chuyển của ánh sáng nhìn thấy bằng cách nhuộm màu các tấm kính hoặc che phủ hoàn toàn. Giờ đây, nhóm các nhà nghiên cứu thuộc trường kỹ thuật Cockrell, Đại học Texas đã phát triển công nghệ cửa sổ thông minh cho phép ánh sáng đi qua đồng thời cản nhiệt hoặc ngược lại.

Hai năm trước, nhóm nghiên cứu đã tạo ra một lớp phủ kính thông minh có thể ngăn chặn ánh sáng nhìn thấy, ánh sáng hồng ngoại gần hoặc cả hai. Bằng cách gắn các tinh thể nano thiếc indi vào kính nhuộm oxit niobi, nhóm nghiên cứu đã tạo ra vật liệu điện sắc có khả năng truyền hoặc ngăn chặn ánh sáng tùy thuộc vào điện áp.

Thành tựu của các nghiên cứu trước đây đã dẫn đến việc chế tạo vật liệu điện sắc cho phép ánh sáng xuyên qua, nhưng lại cản nhiệt (chế độ mát) và ngược lại cũng có thể ngăn chặn ánh sáng đồng thời cho phép nhiệt xuyên qua (chế độ nóng. Vật liệu mới cho phép kiểm soát 90% ánh sáng hồng ngoại gần và 80% ánh sáng nhìn thấy. Do việc chuyển đổi giữa các chế độ chỉ mất vài phút thay vì vài giờ như với vật liệu cũ, do đó, các sản phẩm thương mại hóa có thể thực tế hơn.

Để vật liệu điện sắc có thể được sử dụng trên thực tế, các nhà nghiên cứu đã đưa các thành phần vào một mạng lưới xốp duy nhất. Thiết kế này hình thành các rãnh cần cho sự thay đổi điện tử và ion, qua đó ngăn chặn có chọn lọc ánh sáng và ánh sáng hồng ngoại gần thông qua các mức điện áp khác nhau. Nhóm nghiên cứu đã chứng minh khả năng điều khiển quang học của màng đơn phần và đang tìm những phương pháp phù hợp để sản xuất màng với giá thành rẻ. 

“Hai tiến bộ này cho thấy có thể chủ động kiểm soát ánh nắng mặt trời”, GS. Delia Milliron cho biết. “Chúng tôi tin rằng vật liệu tinh thể nano mới có thể đáp ứng các mục tiêu về hiệu suất và chi phí cần thiết để thúc đẩy thương mại hóa cửa sổ thông minh”.

Nguồn: theo Nasati, ngày 3/7/2015.