Kiváló fejlesztés: megvéd a hőségtől az új ablak

A hősugarakat kizáró, de a fényt beengedő intelligens üveget fejlesztettek ki angol kutatók. Az üveg különleges bevonata 29 Celsius-foknál lép működésbe, s hamarosan gyárthatják.

A hagyományos színezett üvegek a hőt és a fényt egyaránt blokkolják, ezért komolyabb hőszigetelésre nem alkalmasak. Marad az energiafaló légkondicionálás vagy a hőség elviselése. Egy vanádium-oxid alapú új bevonat azonban "válogat" a beérkező elektromágneses hullámok között: a látható fény tartományába eső hullámokat változatlanul átengedi, az infravörös hullámokat viszont visszaveri. A vanádium-oxid csak egy adott hőmérsékleti küszöb felett viselkedik így, a küszöbérték alatti hőmérsékleten a hő- és fénysugarakat egyaránt beeengedi. Ez teszi igazán hasznossá, hiszen így egy napos téli délelőttön beengedi a hősugarakat is, viszont a nyári forróságban csak fény juthat be - ismerteti az eredményeket Ivan Parkin professzor, a londoni University College kémiatanszékének munkatársa.

Az alkalmazhatóság szempontjából a küszöbérték helyes beállítása a döntő. A szakemberek régóta ismerték a vanádium-oxid képességeit, de a küszöbhőmérséklet túl magas, kb. 70 Celsius-fok volt. A küszöbérték megváltoztatásához különböző anyagokat adtak a vanádium-oxidhoz, kísérleteztek volfrám, molibdén, nióbium és fluor adalékolásával. Az optimumot, a 29 Celsius-foknál beálló működésváltást 1,9% volfrám hozzáadásával érték el.

A vanádium-oxid azért képes kétféleképpen reagálni a hősugarakra, mert maga is kétféle állapotban létezhet: fémes és félvezető jelleget egyaránt fölvehet. A kritikus hőmérsékleten a vanádium-oxid elektronszerkezete megváltozik. A küszöb alatt az elektronkötések stabilak, az anyag félvezető jelleget mutat. A küszöbérték felett a vanádium-vanádium kötések felszakadnak, az elektronok szabadon mozoghatnak, az anyag fémként viselkedik.

A volfrámmal megfelelő arányban adalékolt vanádium-oxidban a kutatók megtalálták a keresett anyagot. Az üveggyártás szakértőivel együtt az üveget intelligenssé tevő réteg felviteléhez szükséges technológiai megoldásokat is kidolgozták, készen állnak az ipari gyártásra. A kutatással azonban nem állnak le, újabb, hasonló tulajdonságú anyagokat keresnek. A vanádium-oxid bevonattól sárgászöld színt kap az üveg, ami nem túlzottan esztétikus. Megpróbálják tehát újabb adalékanyagokkal színtelenné tenni a bevonatot, de keresnek más színhatású intelligens bevonatokat is. Azután az építészeken a sor, bátran tervezhetnek nagy üvegfelületeket az új épületekre.

Az eredmény részleteiről a Journal of Materials Chemistry szaklap hasábjain számoltak be.

Jéki László