Стекло с изменяемой прозрачностью – что это?
Стекло с изменяемой прозрачностью, его так же называют умное или смарт-стекло это электрохромное устройство на основе жидкокристаллической пленки, которое под воздействием электрического тока может менять прозрачность как резко, так и постепенно.
Принцип работы смарт стекла тот же что и экрана в наручных часах. Между слоями стекла заключена полимерная пленка с микрочастицами (PDLC / LCD, SPD, ECD) которые поляризуются в электромагнитном поле. Когда ток не подается частицы ориентированы в случайном направлении и рассеивают свет и поверхность стекла выглядит матово белой, при появлении электромагнитного поля они выстраиваются в упорядоченную структуру, пропускающую свет свободно. При этом помещение не затемняется, в матовом режиме свет рассевается, снижая видимость снаружи и изнутри, зато блокируется излучение в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазоне.
Смарт-стекло имеет толщину от 7,5 до 50 миллиметров, а время переключения режимов составляет менее 100 миллисекунд, что воспринимается человеческим глазом как почти мгновенное.
Для работы жидкокристаллической пленки требуется напряжение от 12 до 36 вольт, которое подается на пленку по скрытой проводке.
История появления умного стекла
Идея умного стекла появилась у инженера Стива Абади еще в конце семидесятых, но на тот момент воплотить ее было невозможно. Только в 1984 году используя последние достижения в области жидкокристаллических технологий ему удалось изготовить первый стеклопакет со смарт-стеклом, он назывался LC Glass.
Однако рынок оконных конструкций в то время не понял инновационных идей Абади и массовое производство умного стекла пришлось отложить до начла двухтысячных. Изобретатель открыл собственную компанию и представил на рынке электрохромное стекло под брендом E-Glass.
На постсоветском пространстве умные стекла появились только в 2010 году. По мере того, как технология закреплялась на рынке, такие стекла стали использовать не только в офисах, административных и медицинских учреждениях, но и в бытовых стеклопакетах для жилых домов и архитектурных решениях для интерьеров.
Технология изготовления
Смарт-стекло с переменной прозрачностью получают с помощью триплексования:
- В центре триплекса располагаются два слоя полимерной пленки между которыми находятся частицы жидких кристаллов. Они заключаются между двумя слоями закаленного стекла или поликрабоната.
- Снаружи триплекс покрывается защитной пленкой, не дающей разбитому стеклу рассыпаться на осколки.
- Так же смарт-стекло содержит токопроводящий слой, создающий электрическое поле управляющее жидкокристаллической структурой.
Кроме стекол, которые переключаются между матовым и прозрачным режимом существуют модификации, в которых прозрачность стекла регулируется плавно за счет изменения напряжения, подаваемого на токопроводящий слой.
Так же существуют смарт стекла с электрообогревом, пуленепробиваемые и противопожарные.
Сфера применения
- Создание приватности в офисах, переговорных комнатах и медицинских учреждениях. Кроме блокировки обзора умные стекла так же отсекают звуки снаружи и изнутри.
- Проекционный экран. В матовом режиме смарт стекло может использоваться для вывода изображения с проектора без потери четкости и цветопередачи.
- Обеспечение безопасности в банках, защита экспонатов в галереях и товара в ювелирных салонах. Умное стекло представляет собой триплекс с двумя слоями закаленного стекла и может быть противоударным и пуленепробиваемым. Кроме физической защиты от самого стекла матовый режим не дает злоумышленникам контролировать, что происходит за перегородкой кассы и сохраняет приватность клиентов. А возможность фильтрации ультрафиолетового излучения защищает чувствительные экспонаты в галереях и музеях.
- Умные стекла нашли применение и в транспортных средствах, в элитных моделях автомобилей они заменяют тонировку стекол и люков, а в самолетах шторки иллюминаторов.
Преимущества и недостатки
Преимущества электрохромных стекол:
- Обеспечение приватности. Умное стекло можно использовать для зонирования помещения. Например, обеспечить конфиденциальность в переговорной в офисе или создать укромный уголок в частном доме одним нажатием кнопки.
- Шумоизоляция. Благодаря тому что такое стекло состоит из двух слоев обычного стекла и полимерной пленки оно имеет большую толщину и хорошие шумоподавляющие свойства.
- Контроль освещенности помещения. Если окно выходит на солнечную сторону, изменяя прозрачность стекла можно отсечь чересчур яркий свет и создать в помещении комфортную атмосферу без штор и жалюзи.
- Защита от ультрафиолета. Умное стекло блокирует 99% вредного УФ-излучения независимо от того активно оно или нет.
- Низкое энергопотребление и высокая светопропускная способность в сочетании с фильтрацией солнечного излучения позволяет экономить энергию на кондиционировании и освещении помещения.
- Безопасность. Умное стекло подвергается закаливанию и покрывается специальной пленкой, что не дает ему образовывать острых осколков если оно случайно разобьется. И несмотря на то, что жидкокристаллическая структура внутри стекла активируется электрическим током само стекло служит изолятором и получить поражение электричеством прикоснувшись к нему невозможно.
- Удобное управление. Для регулировки прозрачности используются проводные и беспроводные пульты управления, датчики движения и освещения, или их можно подключить к системе «умный дом».
Недостатком является только высокая сложность производства и, как следствие, высокая стоимость конечных изделий.
Виды пленки
EVA
Полимерная пленка из этиленвинилацетата. Для ламинирования используется многофункциональная печь с вакуумными мешками.
Преимущества:
- Хорошая адгезия и к стеклу, и к пластику.
- Низкая стоимость производства.
Недостатки:
- Высокая оплесценция (мутность) и появление желтизны через 6-12 месяцев эксплуатации.
- Невысокая прочность на сдвиг, особенно при низких температурах, что может привести к расслоению триплекса.
- Чувствительность к влажности.
PVB
Поливинибутиральная пленка. Для ламинирования стекла используется автоклавный метод с предварительным спеканием.
Преимущества:
- Не образуется мутных участков в процессе использования.
- Самая высокая прочность в своем классе. Триплекс на основе такой пленки сохраняет защитные свойства даже при серьёзном повреждении, а после полного разрушения остается в раме, не рассыпаясь на осколки.
- Низкая стоимость производства.
Недостатки:
- Не подходит для пластика.
- Не подходит для использования в условиях высокой влажности.
TPU
Пленка на основе термопластичного полиуритана. Также, как и в случае с поливинилбутиральной пленкой ламинация триплекса происходит автоклавным методом.
Преимущества
- Высокая адгезия к стеклу и пластику.
- Низкая мутность
- Высочайшая устойчивость к механическим нагрузкам, влажности и непрерывному воздействию агрессивной среды.
Недостаток:
- Высокая цена.
Стоимость за квадратный метр
Цена умного стекла квадратного метра электрохромного стекла начинается от 30 тысяч рублей, а итоговая стоимость оконной конструкции рассчитывается индивидуально в зависимости от проекта, принимаются во внимание назначение, размер, материалы рамы и другие параметры.