15 מאי 2019

שיטה מהירה וקלה להכנת חומר מורכב מגבישים נוזליים המשמש לחלונות חכמים פותחה לאחרונה על ידי פרופ' אברהים עבדולחלים מהיחידה להנדסה אלקטרו-אופטיקה ופוטוניקה. במחקר השתתפה ד"ר לקשמי מדורי פאפו, חוקרת פוסט-דוקטורט במעבדתו.

חלונות חכמים מאפשרים לשלוט בכמות וספקטרום האור המועבר דרכן דהיינו השקיפות שלהם וניתן לייצר אותם באמצעות מגוון רחב של חומרים הרגישים לטמפרטורה או מתח חשמלי כמו גבישים נוזליים. החומרים הידועים כוללים פולימרים מעורבבים עם גבישים נוזליים בתהליך הארה בקרינה אולטרא סגולה, אך תהליך הכנה זה מסובך ועלותם גבוהה. בשל העלות הגבוהה חלונות אלה לא נפוצים בכל בית, משרד או מכונית.

בשיטה החדשה ממלאים את המרווח שבין שני לוחות זכוכית באחוז נמוך של מיקרו-חלקיקים ננו-נקבוביים המעורבבים יחד עם גבישים נוזליים. הלוחות מצופים באלקטרודות והתגובה של המערך מאפשרת שינוי שקיפות החלון תוך חלקי שניה בודדים.

הרעיון נמצא יעיל גם בשימוש במיקרו-חומרים ננו-נקבוביים מגוונים ובמחקרים נוספים פרי שיתופי פעולה עם חוקרים מקומיים ובינלאומיים. המאמר התפרסם בכתב העת Journal of Molecular Liquids ובו השתמשו במיקרו חלקיקים מצורן ננו-נקבובי. מאמרים נוספים בתהליכי פרסום מראים שימוש בחומרים נוספים.

מיקרו-חלקיקים, המכונים גם חלקיקי Mie גורמים לגל אור שווה או גדול מגודלם להתפזר במידה חזקה. פזור אור זה הוא תהליך המכונה פיזור Mie. היותם ננו-נקבוביים מאפשרת לגביש הנוזלי לחדור ולשנות את תכונותיהם, בכך נוצר למעשה חומר חדש שנקרא מטא-חומר פוטוני מתכוונן שגורם לשינוי שקיפות החלון בהתאם למתח החשמלי המופעל. אמנם מדובר בתחום מחקר חדש, אך יש לו יישומים רבים ליכולות אפנון האור, חסכון באנרגיה ונוחיות מחייה לבני אדם.