Умное стекло (smart glass), в отличие от простого, способно изменять свою прозрачность. Оно широко используется для остекления окон и перегородок в помещении. В прозрачном состоянии стекло пропускает свет точно так же, как и обычное окно. В матовом состоянии полностью скрывает то, что происходит за ним, сохраняя способность пропускать свет и конфиденциальность от посторонних взглядов.
Идея появления смарт стекла
Создателем идеи smart glass стал Стив Абади, американский инженер. Работа над созданием нового материала прошла долгий путь:
- В 1979г Стив Абади описал теоретические выкладки стекла на жидких кристаллах. В то время воплотить эту идею было технически невозможно;
- В 1984г Абади создал стеклопакет LC Glass и представил его на международной выставке. Идея осталась невостребованной, проект не получил финансирования;
- В 2003г на собственные средства Абади основал компанию, производящую умное стекло (торговая марка – E-Glass). Фирма действует до сих пор;
- В 2009г первые образцы электрохромного стекла поставляются в Россию.
Таким сложным путем smart glass вышло на мировой рынок. Сейчас его производит более 5 зарубежных компаний.
Структура и свойства умного стекла
Умное стекло состоит из двух обязательных частей – обычного стекла, которое служит основой, и пленки, которая придает комплекту умные свойства. Это более удобный и безопасный вариант, именуемый как триплекс. В такой конструкции, умную плёнку разместили между двух листов стекла, что делает её недоступной к механическим повреждениям.
Умное или переключаемое стекло — это стекло или остекление, свойства светопропускания которых изменяются при изменении напряжения, света или тепла. В общем, стекло меняется с прозрачного на полупрозрачное и наоборот, переходя от пропускания света к блокированию некоторых (или всех) длин волн света и наоборот.
Главное свойство смарт-стекла – способность изменять прозрачность. Во включённом состоянии светопропускающая способность будет максимальной, стекло станет почти полностью прозрачным. В выключенном состоянии оно приобретает матовый оттенок и теряет прозрачность. Это высокотехнологичная альтернатива шторам и жалюзи. Смена прозрачности на матовый блеск происходит постепенно, занимает до 5 секунд. Промежуточного состояния не предусмотрено.
Управлять сменой прозрачности стекла можно вручную с помощью переключателя или настроить автоматическое изменение. Во втором случае датчики будут реагировать на освещённость, в дневное время стекло будет становиться матовым в ночное прозрачным, либо наоборот. Ещё можно подключить стекло к системе умного дома и настроить смену прозрачности по времени, по команде или внутри сценария.
Многие производители, умное стекло выпускают цветным или с рисунком. Это снижает его прозрачность, но очень украшает внешний вид дома.
Технология умного стекла
Технология smart стекла основана на жидких кристаллах, которые содержатся в пленке. Если кристаллы ориентированы одинаково – стекло прозрачное, если они занимают разное положение в пространстве – стекло станет матовым. Для того, чтобы кристаллы заняли параллельное положение, нужен электрический ток, который придаст им одинаковый заряд.
Как работает
Общий принцип работы всех умных стекол – изменение свойств пленки внутри триплекса. Она меняет прозрачность при включении и выключении электричества. Состав и принцип работы отличается у разных smart glass.
Технические особенности
Пленка внутри умного триплекса состоит из двух элементов: токопроводящего покрытия и частиц, меняющих прозрачность. Задача токопроводящего слоя – равномерно распределять электрическое поле внутри пленки и соединять умные частицы. В роли покрытия выступают полимеры, имеющие в составе ионы металлов.
Частицы с изменяющейся прозрачностью расположены внутри полимерного покрытия. Они отвечают за изменение прозрачности триплекса, придают ему цвет в непрозрачном состоянии.
Виды smart стёкол
Стекла с регулируемой прозрачностью выпускаются по нескольким разным технологиям. Общее между ними – использование жидких кристаллов, но способ их взаимодействия с электрическим полем отличается. Разновидности smart glass:
PDLC или LCD – полимер и жидкие кристаллы. Самый распространенный вид. Принцип действия основан на расположении жидких кристаллов в пространстве. В выключенном состоянии жидкие кристаллы расположены хаотично, они преломляют свет так, что разглядеть что-либо сквозь стекло невозможно. Под действием электрического тока кристаллы ориентируются в одном направлении, свет проходит беспрепятственно. В среднем электрохромное стекло меняет состояние за 5 секунд. Модели, разработанные в 2016 году, могут делать это за 0,01с. В матовом состоянии имеет белый или голубовато-белый цвет.
SPD – взвешенные частицы. По структуре похожи на жидкие кристаллы, но расположение частиц более плотное. В выключенном состоянии стекло имеет синий или черный цвет, во включенном – прозрачное, но может иметь голубоватый оттенок. Время смены состояния – 2-3 секунды. Работает от небольшого напряжения, подходит для автомобилей.
ECD – электрохромные частицы. В качестве умной пленки выступают ионы лития. В отличие от предыдущих вариантов это стекло прозрачное в выключенном состоянии, а при подключении электричества затеняется (в таком состоянии имеет цвет разных оттенков синего). В матовом состоянии поглощает не только свет, но и тепло с улицы, поэтому хорошо подходит для создания электрообогреваемых стекол.
Glassiled – светодиоды. Функцию умной пленки выполняют светодиоды или светодиодные ленты. В отличие от других моделей стекло не становится матовым, а включает подсветку, которая позволяет добиться сразу двух эффектов. Во-первых, стекло остается прозрачным изнутри, но снаружи разглядеть что-либо мешает подсветка. Во-вторых, светодиоды дают декоративный эффект.
Перспективы развития
Умное стекло постепенно завоевывает популярность, и аналитики утверждают, что так будет продолжаться в ближайшем будущем. Уже появились оценки специалистов, утверждающие, что стекло с изменяемой прозрачностью снижает потребление электричества. Оно позволяет снизить затраты на освещение и кондиционирование помещения, сэкономить на рекламных экранах.
Сейчас smart glass устанавливают в крупных офисных зданиях, элитных автомобилях, дорогих загородных коттеджах. В будущем его производство станет массовым, цена снизится, и окна с регулируемой прозрачностью станут доступны всем.
Дополнительные возможности
Кроме регулируемой прозрачности стекло может выполнять такие функции:
- Монохромное белое можно использовать в качестве экрана для презентаций;
- Цветное смарт стекло станет украшением интерьера;
- Использование светодиодов превратит стену здания в рекламный экран;
- Литиевые пленки поглощают ультрафиолет.
Smart glass – это многофункциональные изделия, область применения которых будет только расширяться.
Плюсы смарт стекла
Смарт стекла превосходят обычные по нескольким параметрам:
- Полная защита от ультрафиолетового излучения во включенном и выключенном состоянии;
- Защита от яркого света и тепла с улицы, снижение расходов на кондиционеры;
- Защита от потерь тепла зимой, снижение затрат на отопление;
- Возможность создания больших пространств со стеклянными перегородками, экономия на освещении;
- Регулировка прозрачности настраивается так, как удобно владельцу;
- Затемнение эффективнее, чем от штор, жалюзи и экранов, наступает быстрее;
- В автомобилях действует, как тонировка, только эффективнее, затемнение можно отключить при необходимости;
- Экономия пространства в крупных офисах, и приватность работы сотрудников.
- Smart стекла удобны для дома, офиса и автомобиля.
Недостатки смарт стекла
Основные недостатки:
- Цена. Эксперты обещают, что она постепенно снизится, но это произойдет нескоро;
- Сложность монтажа проводки. Если он выполнен неправильно, стекло не будет работать, есть риск получить удар током;
- Экономия на отоплении и кондиционировании может оказаться меньше, чем расходы на стекло, монтаж и электричество;
- Прозрачность чуть ниже, чем у обычного стекла;
- Опалесценция (белая дымка) в прозрачном состоянии.
Область применения
Самая частая область применения умных стёкол в интерьере – установка перегородок с изменяемой прозрачностью. Стеклянная перегородка занимает значительно меньше места, чем стена из другого материала, и её можно сделать непрозрачной. Перегородками из умного стекла можно оформить переговорную комнату, разделить общее пространство на отдельные кабинеты или поставить дома между разными помещениями.
Smart стеклами оформляют фасады крупных зданий. Такие стены пропускают больше света внутрь, можно использовать фасад в качестве рекламного экрана или арт-объекта.
Окна из смарт стекла уже установлены в автомобилях марок BMW и Ferrari. Такое стекло устанавливают на боковые и задние проёмы – оно заменяет тонировку, защищает от перегрева. Затемнение включается с той стороны, с которой нужно. Можно поставить такие окна дома – по степени защиты от яркого света умные окна опережают как шторы, так и жалюзи.
Умные стекла – это перспективная технология, которая со временем заменит обычные окна. Минусы, которые сейчас есть, будут исправлены, цена будет постепенно снижаться, и на первый план станут выходить плюсы – эффективность, удобство, экономия пространства.
