Ana Sayfa Makale Yeşeren Teknoloji Polimer inhibitörlü dinamik pencereler

Polimer inhibitörlü dinamik pencereler

Ayarlanabilir renk tonuna sahip dinamik pencereler, binaların karbon ayak izini azaltmak ve bina sakinlerinin konforunu artırmak için kullanıcılara ışık ve ısı akışı konularında kontrol sağlar. Dinamik pencerelerin avantajlarına rağmen, mevcut teknoloji makul bir maliyetle hızlı ve nötr renklendirme sağlayamadığından, binalarda nadiren kullanılırlar.

Stanford ve Colorado-Boulder Üniversitesi‘ndeki (UC Boulder) araştırmacılar, yakın zamanda 900 cm2 den daha büyük boyutlarda yeni dinamik pencereler oluşturdular. Nature Energy‘de yayınlanan bir makalede sunulan bu pencereler, dinamik pencerelerde kontrollü bir morfolojiye sahip metal filmleri geri dönüşümlü olarak biriktirmek için polimer inhibitörleri kullanılarak üretildi.

Tynt Technologies’in kurucu ortağı ve araştırmanın baş araştırmacısı Michael Strand TechXplore’a yaptığı açıklamada şunları aktarmıştır: “Dinamik pencereler üzerindeki çalışmamızın temelinde, enerji tasarrufu sağlayan ve aynı zamanda insanların yaşam koşullarını iyileştiren bir ürün oluşturmaktır. Amacımız, geliştirdiğimiz temel teknoloji olan tersinir metal elektrodepozisyonunun (RME) bu hedefi karşılamaya hazır olduğunu göstermektir.”

Strand ve meslektaşları makalelerinde, önceki araştırmalarının bir parçası olarak önceden oluşturdukları dinamik pencerelerin boyutunu büyütmeye odaklandılar. Bu durum, bugüne kadar gösterilmiş olan türlerden daha büyük dinamik pencereleri yapmaya izin verdi.

Buna ek olarak araştırmacılar, geçmişte oluşturulmuş yerleşik dinamik pencere çözümlerine göre RME teknolojisinin temel avantajlarını özetledi. Bu avantajlar arasında nötr bir renk, olağanüstü kontrast ve daha düşük üretim maliyetleri yer aldı. Tersinir metal elektrodepozisyon, bu sorunları çözmek için umut verici bir yaklaşımdı. 

Mühendisler, bir süredir geleneksel elektrokaplama proseslerini geliştirmek için polimer inhibitörlerinin kullanımını deniyorlar. Geçmişteki çalışmalar, polimer inhibitörlerinin pürüzsüz ve yoğun metal filmlerin büyümesini destekleyebileceğini gösterse de, şimdiye kadar hiç kimse bunların RME sistemlerinde kullanımını gösteremedi. Burada, dinamik pencerelerde kontrollü morfolojiye sahip metal filmleri geri dönüşümlü olarak biriktirmek için polimer inhibitörlerinin kullanımının önemini gözlemliyoruz. Polimer inhibitörünü kullanan pencereler, 3 dakikadan daha kısa sürede kolayca %0,001’in altında görünür geçirgenliğe renk verebilir ve yüksek kızılötesi yansıtma (>%70), renk nötr geçirgenlik (C* < 5), ultra geniş bir optik ve güneş ışığı aralığı sergiler. Polimer inhibitörleri ayrıca pencerelerin verimliliğini ve dayanıklılığını arttırır aynı zamanda hızlı tepki ve mükemmel benzerlikleri ile 900 cm2 den büyük alanlardaki dinamik pencerelerin yapımına olanak tanır.

Strand, “Projeye, polimer inhibitörlerinin eklenmesi ile dinamik pencerelerimizi iyileştireceğine dair bir düşünce ile başlarken, sonuçlar beklentilerimizi iyiden iyiye yükseltti.” dedi. “Elektrolitimize basit bir şekilde PVA eklenmesi (karmaşıklık veya maliyet eklemez), dinamik pencerelerimizin neredeyse her performans parametresini geliştirdi.”

Araştırmacılar, dinamik pencerelerin yapımında kullanılması en uygun malzemeyi seçmek için belirlemiş oldukları birkaç polimeri incelediler. Bu polimerlerin her birini dinamik pencerelerinin elektrolit katmanına eklediler ve ardından renklendirme hızı, optik özellikler ve elektriksel verimlilik gibi temel ölçütlere odaklanarak performanslarını ölçtüler. Bu ilk tarama sürecinde araştırmacılar, polivinil alkolün (PVA) pencereleri için en umut verici malzeme olduğunu buldular.

Strand, TechXplore’a “Dinamik pencerelerimiz için doğru polimeri belirleyebilirsek, bunun ölçek, performans ve dayanıklılıkla ilgili kalan birçok zorluğu çözeceğine inandık” dedi. “Bu çalışmanın sonuçlarının, dinamik pencerelerimize sağladığı sayısız faydaların çok ötesine geçtiğini görüyoruz.”

Strand ve meslektaşları tarafından oluşturulan dinamik pencerelerin, daha önce önerilen çözümlerden birkaç yönden daha iyi performans gösterdiği açıklanmıştır. Alanın 900 cm2 den daha büyük olmasına rağmen, pencerelerinin kullanım ömrü,  tahmin edilenden daha uzun olmuştur (yani, binlerce renklendirme döngüsü ve mükemmel bir raf ömrü) ayrıca enerji tasarrufu için geliştirilmiş bir güneş modülasyonu elde etmişlerdir (yani, bugüne kadar herhangi bir teknolojiden daha geniş bir optik aralık). 

Çalışmayı yürüten başka bir araştırmacı Mike McGehee, TechXplore’a verdiği demeçte, “Çalışmamız, tersine çevrilebilir metal elektrodepozisyonunun, insanların uzun zamandır istediği renk, ışık geçirgenliği ve maliyet kombinasyonu ile dinamik pencerelere olanak sağlayabileceğini gösteriyor.” “Daha önce bir üniversite laboratuvarında 900 cm2 lik bir elektronik cihaz yapan birini hiç görmemiştim.” Bunun yapılabilmesi, ticarileştirilmesi için önemli bir göstergedir.

Dinamik pencerelerin birçok faydası olsa da, özellikle maliyet, hız ve verimlilikleri ile ilgili sınırlamalar nedeniyle, şimdiye kadar binalarda nadiren kullanıldılar. Strand, McGehee ve meslektaşları tarafından oluşturulan yeni dinamik pencereler, nihayetinde bu sınırlamaların üstesinden gelmeye yardımcı olabilir. Atılan adımların sonucunda mimarlar, binaların karbon ayak izini azaltabilir aynı zamanda bina sakinlerine daha konforlu bir yaşam sunar.

Bu araştırma ekibi tarafından yapılan son çalışmada, dinamik pencerelerin elektrolit katmanına polimerler veya küçük moleküller eklemenin, cihazların neredeyse her yönünü etkileyebileceğini gösteriyor. Böylece bulgular, ayarlanabilir renkler ve optik özelliklere sahip daha büyük dinamik pencerelerin ve diğer benzer teknolojilerin geliştirilmesine yardımcı olabilir.

Strand, “Dinamik pencerelerimiz ayrıca, çok fazla ilgi gören gelişmiş metal anot pillere çok benziyor.” dedi. “Metal elektrokaplamayı kontrol etmek için polimerlerin rolünü anlamadaki ilerlememiz, pil araştırmacılarının sürdürülebilir enerji devrimini desteklemek için ihtiyaç duyduğumuz büyük ölçekli depolamayı sağlamak için gereken atılımları yapmalarına da yardımcı olabilir.”

Bu çalışma RME teknolojisini araştırmaya devam etmeyi ve seraların yaratılmasından uyduların geliştirilmesine kadar çok çeşitli uygulamalar için  bir kapı aralayacağa benziyor.

 

Kaynaklar

1. Strand, M. T., Hernandez, T. S., Danner, M. G., Yeang, A. L., Jarvey, N., Barile, C. J., & McGehee, M. D. (2021). Polymer inhibitors enable >900 cm2 dynamic windows based on reversible metal electrodeposition with high solar modulation. Nature Energy, 6(5), 546–554. https://doi.org/10.1038/s41560-021-00816-7

2. https://techxplore.com/news/2021-06-polymer-inhibitors-enable-larger-dynamic.htm

Yorum Yap

Please enter your comment!
Please enter your name here

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

Son Yazılar

Son Yorumlar