شیشه هوشمند چیست؟

شیشه هوشمند (Smart Glass) یا شیشه های مات شونده (Switchable Privacy Glass) به نسل جدیدی از شیشه ها اطلاق می شود که با برقراری جریان برق، مات و شفاف می شوند. از این قابلیت منحصربه فرد می توان در اتاق های کنفرانس، مدیریت، سالن های ورزشی، استخرها، سرویس های بهداشتی، بانک ها و بیمارستان ها به خوبی استفاده کرد. ساختار شیشه هوشمند شیشه های هوشمند در حقیقت از دو لایه شیشه به همراه یک فیلم هوشمند تشکیل شده اند که قابلیت مات و شفاف شدن خود را از این فیلم می گیرند. برای آشنایی با نحوه عملکرد فیلم های هوشمند، می بایست با ساختار آن بیشتر آشنا شویم.
فیلم هوشمند، از چندلایه مواد پیشرفته تشکیل شده است. لایه های رویین از ورق های پلیمری PET ساخته شده که روی آن با لایه بسیار نازکی از یک ماده شفاف که هادی جریان الکتریسیته است، پوشانده شده است. بین دو لایه از این ورق های پلیمری، ماده ای قرار گرفته که به اختصار PDLC نامیده می شود. مواد تشکیل دهنده این لایه در حقیقت کریستال های مایع هستند که به صورت کاملا نامنظم در یک زمینه پلیمری پخش شده اند و این پخش نامنظم موجب شکست پرتوهای نور و مات شدن فیلم می شود. با عبور جریان برق از دو لایه هادی الکتریسیته، یک میدان الکتریکی تشکیل می شود که سبب می گردد کریستال های نامنظم، به صورت هم جهت قرار گیرند که عبور پرتوهای نور را بدون شکست و به صورت مستقیم امکان پذیر می سازد. بدین ترتیب شیشه شفاف دیده می شود. عکس شماره 1(تصویر روشن و خاموش) فیلم های هوشمند می توانند بین دو لایه شیشه قرار گیرند یا به صورت پشت چسب دار (Self-Adhesive) روی شیشه چسبانده شوند. در حالت اول، فیلم هوشمند تحت شرایط خاص بین دو لایه شیشه لمینیت می شود. در این حالت می توان از شیشه با ضخامت و رنگ های مختلف استفاده کرد. ازآنجاکه فیلم هوشمند بسیار حساس بوده و امکان آسیب دیدن آن در برابر ضربه، رطوبت، گردوخاک و خراش وجود دارد، فیلم های هوشمند پشت چسب دار به ندرت و تنها زمانی استفاده می شوند که امکان استفاده از شیشه هوشمند وجود نداشته باشد. قابلیت های شیشه هوشمند عملکرد بسیار سریع در مات و شفاف شدن شیشه هوشمند به دلیل تکنولوژی بالای خود می تواند جایگزین بسیار مناسبی برای محصولات قدیمی مانند پارتیشن های پرده دار یا بین کرکره ای در سالن های کنفرانس و اتاق های مدیریتی باشد. چراکه شما می توانید تنها با فشردن یک کلید در کسری از ثانیه تمامی شیشه های پیرامون خود را از حالت مات به شفاف یا بالعکس تبدیل کنید. از دیگر ویژگی شیشه های هوشمند، امکان ایجاد طرح روی آن است که می تواند به صورت مستقل از زمینه مات و شفاف شود که این خود می تواند زیبایی فضا را چندین برابر کند. تصویر 2( تصویری از دو اتاق) کنترل نور عبوری طی روز ( Day- ghting Control ) به دلیل حساس بودن این شیشه ها به جریان ورودی، این امکان وجود دارد که میزان شفافیت شیشه به میزان دلخواه تنظیم شود؛ لذا این شیشه ها قابلیت همگام شدن با سیستم های هوشمندسازی ساختمان را داشته و می توان بسته به میزان علاقه، ترکیبی از نور محیط و داخل ساختمان را مورداستفاده قرار داد. همچنین این شیشه ها با کاهش میزان جذب نور خورشید، عملکرد بسیار مناسبی در صرفه جویی انرژی دارند. بر اساس تحقیقی که در دانشگاه کمبریج صورت گرفته است، استفاده از شیشه های هوشمند می تواند تا 90% حرارت جذب شده از خورشید را نسبت به شیشه های معمولی کاهش دهد. امکان پخش تصویر از پشت با کیفیت HD ( Back Projection ) شیشه های هوشمند، علاوه بر مات و شفاف شدن، می توانند به عنوان صفحه نمایشگر در ابعاد مختلف مورداستفاده قرار گیرند. این قابلیت منحصربه فرد سبب می گردد، تا با نصب این شیشه ها در اتاق کنفرانس یا نمای شیشه ای یک ساختمان تجاری، در زمان دلخواه با پخش تصویر روی این شیشه ها تجربه یک نمایشگر باکیفیت و بسیار بزرگ را داشته باشید. تصویر 3(صفحه نمایشگر) کنترل اشعه UV و IR با استفاده از شیشه های هوشمند می توان از عبور اشعه مضر فرابنفش خورشید ( جذب بیش از 99% اشعه UV) و همچنین اشعهIR تا بیش از 80 درصد جلوگیری کرد. تمامی این امکانات در کنار مصرف برق بسیار پایین ( 5 وات بر مترمربع ) این شیشه ها، استفاده از این محصول را در خانه های هوشمند، سالن های کنفرانس، پارتیشن ها، استخرها و نماهای تجاری توجیه پذیر ساخته است.

شیشه سکوریت هوشمند

امروزه صنعت گران توانسته اند با بهره گیری از بسیاری فناوری های مدرن روز ، تاثیر عظیمی بر روی توسعه ی ساختمان سازی بگذارند. در سال های اخیر تاثیر گذاری فناوری بر روی شیشه سکوریت هوشمند توسعه ی فراوانی داشته. شیشه سکوریت هوشمند در موارد مختلف ساختمانی کاربرد دارد که از جمله آن می توان به پارتیشن شیشه ای، درب اتوماتیک، شیشه بالکن و بسیاری دیگر اشاره کرد.

اهمیت شیشه های هوشمند :

تکنولوژی مدرن تاثیر بسیاری بر روی گسترش و توسعه ی ساختمان سازی گذاشته است. با تولید این شیشه های هوشمند ، تقاضا برای استفاده از آن ها به چند دلیل افزایش یافته است :

  •  برای دست یابی زندگی مدرن و همچنین راحتی بیشتر لازم می باشد.
  •  باعث حفظ حریم شخصی و شخصی سازی محیط می شود.
  • باعث بهره وری انرژی و مدیریت مصرف انرژی می شود.

طبق گزارشات انجام شده ، مشخص شده یک سوم از انرژی های درون یک ساختمان بوسیله ی پنجره ها از آن خارج می شود. به همین منظور محققان برای کاهش یافتن مصرف انرژی به دنبال راه کارهایی گشته اند و مطالعات بسیاری برای پیدا کردن روش هایی که باعث ذخیره انرژی شود انجام داده اند. همین امر باعث شد تا پنجره های جدیدی برای استفاده در ساختمان ها ، دیوار سالن های کنفرانس و اداره ها به کار برده شود. امروزه این تکنولوژی جدید ، کاربردهای بسیاری دارد.

 

 

تکنولوژی این شیشه های هوشمند :

تولید این شیشه های هوشمند بر پایه ی چهار تکنولوژی می باشند که عبارت اند از:

  • کریستال مایع
  • الکتروکرومیک
  • ذره های معلق
  • مواد ترموکرومیک

بازار جهانی شیشه های هوشمند در سال 2012 حدود 80 میلیون دلار ارزش داشته که در سال 2020 به بیش از 700 میلیون دلار خواهد رسید.

تصور کنید در ساختمانی هستید که پنجره های آن دارای شیشه هایی است که متناسب با شدت تابیدن نور خورشید تیره و روشن می شود. فناوری این شیشه ها دارای قابلیتی هستند که می توانند هنگام گرمای تابستان ، که نور خورشید به درون ساختمان وارد می شود و هوای داخل را گرم می کند و نیاز به سیستم خنک کننده ی فضا هست ، به طور هوشمند تاریک شوند و از ورود نور به داخل محیط و گرم کردن فضا جلوگیری کند. همچنین برعکس ، در فصل های سرد سال مجددا به حالت اولیه باز میگردند و دوباره شفاف می شوند. چنین فناوری میتواند تاثیر چشم گیری بر روی مدیریت صحیح مصرف انرژی ، برای کاهش مصرف سوخت و انرژی ، داشته باشد. همانطور که می دانید پنجره ها دارای نقش بسیار مهم و اصلی در کنترل کردن میزان نور ورودی به ساختمان دارند و می توانند میزان انرژی را کنترل کنند. با توجه به معماری های امروزه ی ساختمان ها و علاقه ی معماران به استفاده از شیشه در جاهای مختلف ساختمان ها، و استفاده از شیشه در سطح وسیعی از ساختمان باعث ضرورت محافظت گرما و کنترل دمای مناسب محیط و همچنین ذخیره ی درست انرژی شده. که اغلب انجام همزمان این کار ها ، با مشکلاتی مواجه می شود.

امروزه پیشرفت تکنولوژی باعث شده محققان برای تولید شیشه ای که نور را کم پخش کند ، تلاش زیادی انجام دهند. خصوصا برای ساختمان هایی که کاربری تجاری دارند.

می توان با فراهم نمودن ورود انرژی خورشید به داخل فضای مورد نظر و جلوگیری از خروج آن ، مصرف انرژی را تا میزان قابل توجه و زیادی کاهش داد. شیشه های هوشمند قابلیت خوبی از لحاظ ورود نور به داخل محیط و محافظت از شرایط جوی دارا می باشند.

این شیشه ها در عرض های مختلف از 120 سانتی متر تا 180 سانتی متر تولید می شوند و از لحاظ طولی هیچ محدودیتی ندارند.

شیشه های هوشمند حدود 87% شفاف تر و واضح تر از شیشه های معمولی هستند.

این شیشه ها آنتی یووی بوده و اشعات مضر خورشید را فیلتر می کند.

همچنین می توان از این شیشه ها به عنوان پرده تصویر استفاده نمود و از آن در ترکیب ویدیو پرژکتور استفاده کرد زیرا قابلیت نگه داری تصویر بر روی خود را دارد.

شما به سادگی می توانید با فشار دادن یک کلید شیشه را از حالت ماتی در آورده و به شیشه شفاف تبدیل کنید و یا بالعکس.

از این شیشه های هوشمند در محیط هایی مانند حمام شیشه ای ، اتاق های کنفرانس ادارات و شرکت ها ، پارتیشن بندی های اداری ، پنجره ها و … استفاده می شود.

شیشه

نحوه ی کار شیشه های هوشمند :

امروزه می توان با استفاده از فناوری نانو ، با کنترل خصوصیات مختص به شیشه ، تغییراتی را در اتم های آن ایجاد کرد. برای مثال در صنعت شیشه می توان با استفاده از فناوری نانو شیشه های کنترل کننده انرژی و یا شیشه های محافظ آتش ساخت. شیشه ی کنترل کننده انرژی باعث کم کردن امواج ماورا بنفش و همچنین مادون قرمز می شود و نور های مرئی را تنظیم می کند و از اتلاف انرژی جلوگیری می کند.

استفاده از خاصیت الکتروکروماتیکی :

استفاده از این خاصیت در شیشه ها به این معناست که شما می توانید با زدن یک کلید، شیشه را از حالت شفاف خارج نمایید و با فشار مجدد، به حالت قبلی باز گردانید.

الکتروکروماتیک ها نوعی از مواد هستند که با استفاده از جریان الکتریکی رنگ آن ها تغییر می نماید. یعنی جریان الکتریکی با ایجاد کردن یک واکنش شیمیایی باعث تغییر خصوصیات مواد شده و آن مواد سبب جذب یا انعکاس نور می شوند. همچنین میزان شدت کدری شیشه را میتوان با کم و زیاد کردن جریان الکتریکی تنظیم کرد.

نوع دیگری از عملکرد این شیشه ها به این صورت است که با گذراندن جریان الکتریکی از فیلم کریستال مایع ، باعث شفافی شیشه می شوند و با قطع جریان ، کریستال ها در فضا به صورت تصادفی جهت گیری می کنند و لذا باعث انتشار نور و مات شدن شیشه می شوند.

با استفاده از این تکنولوژی کار های متنوع زیادی می توان انجام داد. مثلا برای پنجره خانه ، شیشه فروشگاه ها هنگام شب ، حمام و سایر جاهایی که نیاز به خصوصی سازی دارند می توان استفاده نمود.

در تمام دنیا از این شیشه ها استفاده ی زیادی می شود. یکی از موارد استفاده ی آن، موزه ها می باشند. در مکان هایی که نور خورشید بیش از حد به اشیا می تابد و باعث آسیب رسیدن به آن ها می شود از این شیشه ها استفاده می کنند.

شیشه

ویژگی شیشه های هوشمند عبارت است از:

این شیشه های هوشمند دارای ویژگی های منحصر به فرد و خاص خود می باشند. داشتن چنین ویژگی هایی باعث متمایز شدن این شیشه ها از سایر شیشه های دیگر شده است. در این قسمت به برخی از ویژگی های این شیشه ها می پردازیم :

  •  کنترل کردن اشعه های مضر و خطرناک و آنتی یووی بودن شیشه ها
  •  نفوذ پذیری نور های مرئی در حالت خاموش این شیشه ها (خاصیت مات شدن)
  • قابلیت عایق صوتی بودن (آکوستیک بودن)
  •  ایجاد حریم شخصی برای اشخاص استفاده کننده
  •  امکان کاربری به عنوان صفحه نمایش (پرژکتور) در امور آموزشی و …
  •  امکان استفاده از آن در اتاق کنفرانس ، پارتیشن اداری و اتاق جلسات ، اتاق خواب ها و …
  •  امکان استفاده از این شیشه به عنوان تابلو وایت برد در اتاق جلسات و یا محیط های اداری
  •  قابلیت ایمنی بالا در برابر ضربه خوردن در حوادث و یکپارچه ماندن شیشه ها
  •  ارزان بودن تعمیرات و نگهداری شیشه ها
  • امکان تغییر وضعیت فوری از حالت شفاف به مات و یا برعکس
  •  قابلیت اجرا و کنترل میزان ماتی با کلید و کنترل

ر زمینه حفظ حریم شخصی، این فناوری با ایجاد و فراهم نمودن حریم خصوصی مناسب، حس ایمنی را با مات شدن شیشه، در حالت خاموش به کاربران می دهد.

به طور کلی در زمینه بهینه سازی مصرف انرژی، شیشه های آفتابگیر از میزان گرمای خورشید می کاهند و پرتوهای مضر آن را حذف می کنند و با توجه به میزان تیرگی شیشه ،سطوح مختلفی از پرتوها انتقال می یابد.

به گونه ای که با جلوگیری از انتقال نور به داخل محیط خانه در فصول گرم سال از انتقال حرارت ناشی از نور خورشید جلوگیری کرده و امکان صرفه جویی در هزینه ها را از طریق فشار کمتر به سیستم های سرمایشی و خنک کننده را فراهم می آورد.

عملکرد شیشه هوشمند

استفاده از شیشه هوشمند در دکوراسیون داخلی اتاق

ویژگی شیشه هوشمند

شیشه هوشمند مات شونده دارای ویژگی های خاص و متنوعی هستند که آنها را از شیشه های معمولی متمایز می سازد. در ادامه به برخی از ویزگی های این شیشه مدرن اشاره می شود.

  • کنترل اشعه های خطرناک خورشید به صورت جذب و انعکاس این پرتوها به محیط بیرون (کنترل دما)
  • نفوذ نور مرئی در حالت خاموش (مات) شیشه هوشمند به فضای مورد نظر
  • دارا بودن خاصیت آکوستیک (عایق صوتی)
  • حفظ حریم شخصی افراد استفاده کننده
  • دارای کاربرد به عنوان صفحه نمایش در امور تبلیغاتی و آموزشی و …
  • حفظ ایمنی و یکپارچگی شیشه در هنگام ضربه دیدن در اثر حوادث
  • تعمیر و نگهداری ارزان و آسان
  • تغییر وضعیت فوری از حالت مات به شفاف و بالعکس
  • طول عمر زیاد
  • مقرون به صرفه بودن

مهندسین در حال نمایش نمودارها بر روی شیشه هوشمند

تکنولوژی در شیشه هوشمند

کاربردهای گوناگون شیشه مات شونده هوشمند

با توجه به ویژگی های پوشانندگی و ایجاد حریم خصوصی این نوع از شیشه مدرن، می توان از این فناوری در محیط هایی نظیر شرکت های تجاری، ادارات و سازمان های خصوصی و دولتی و…. به منظور تقسیم بندی فضاها، نظارت بیشتر بر کارکنان و….استفاده کرد زیرا با استفاده از این خاصیت پنل های شیشه هوشمند، در کمترین زمان ممکن می توان محیط مورد نظر را به صورت یک فضای کاملا خصوصی تبدیل کرد و پس از اتمام کار، دوباره این شیشه را به حالت اولیه برگرداند.

تکنولوژی شیشه هوشمند می تواند در پنجره های جداره خارجی ساختمان مورد بهره برداری قرار گیرد.بدین صورت که با دارا بودن ویژگی عایق حرارتی و خاصیت آکوستیک می تواند از هر گونه اتلاف انرژی (گرمایی-سرمایی) و آلودگی صوتی جلوگیری کند و در عین حال قایلیت شفاف نمودن شیشه در کمترین زمان نیز امکان استفاده از مناظر خارجی ساختمان را به کاربر خواهد داد.

در اماکنی چون صرافی ها ، جواهر فروشی ها، موزه ها و … به منظور حفظ اشیای قیمتی به نحوی که هم از دید پنهان شوند و هم در برابر نور مستقیم آفتاب از آسیب مصون بمانند، این شیشه می تواند عملکرد بسیار مناسبی داشته باشد .

در بخش های مختلف مراکز درمانی و سلامت، نظیر اتاق های استراحت بیماران، اتاق های جراحی، لابراتورها و … شیشه هوشمند می تواند انتخاب هوشمندانه ای در جهت جایگزینی آن با پرده های سفید در فضاهای مختلف درمانی شده و مزید بر حفظ حریم خصوصی بیماران ، القای حس آرامش به آنان و همراهانشان و رفع آلودگی صوتی ،مشکل ناشی از انتقال آلودگی از پرده ها و حتی نیاز به شستشوی مداوم آن ها-که به نوعی هدر رفت انرژی است –را مرتفع کند.

طراحی با رابط دیجیتال بر روی شیشه هوشمند

کاربرد شیشه هوشمند به عنوان پنل طراحی

در بخش های ویترین فضای تجاری بزرگی نظیر هایپراستارها، مال ها و … میتوان با استفاده از قابلیت سیستم ویدیوپروجکشن از شیشه هوشمند به عنوان یک پنل نمایش پخش تبلیغات استفاده کرد. علاوه بر این    می توان از این خاصیت در طراحی داخلی این فضاها و ایجاد دید بهتر به منظور کنترل و نظارت قسمت های مختلف فروشگاه استفاده نمود.

تکنولوژی شیشه مات شونده هوشمند می تواند مورد مصرف مناسبی بر روی طراحی حمام ها ی مستر در اتاق های خواب ، هتل ها و …داشته باشد که علاوه بر بحث زیبایی این فضاها این امکان را به دست می دهد که در کوتاه ترین زمان به حالت مات و کدر تبدیل شده و حریم شخصی را حفظ کند.

کاربرد دیگر این نوع از شیشه مدرن، به عنوان پرده پروژکتور هست که قابلیت تاچ اسکرین بر روی صفحه مورد نمایش را عملا ممکن می سازد و مورد مصرف بسیاری در محیط های آموزشی و اداری می تواند داشته باشد.

استفاده از شیشه هوشمند در اتاق جلسات

استفاده از شیشه هوشمند در اتاق جلسات

کاربرد شیشه هوشمند در طراحی داخلی فضاهای مختلف

این شیشه مدرن در طراحی داخلی بسیاری از فضاهایی مانند دفاتر، مطب ها، رستوران و کافی شاپ ها ،فرودگاه ها و ترمینال ها، آرایشگاه ها،نمایشگاه ها،داروخانه ها،سینما،اماکن مقدس،گلفروشی ها، استودیوها، آژانس های مسافرتی و ….مورد استفاده دارد.

تکنولوژی فوتوکرومیک در شیشه مات شونده

این نوع شیشه های هوشمند با قرار گرفتن در معرض تابش امواج الکترومغناطیس، تیره شده و میزان عبور نور از آن کاهش می یابد و با قطع تابش نور رنگ شیشه به حالت اول باز می گردد (در شیشه عینک نیز کاربرد دارد).

فردي در جلوي شيشه فتوکرميک

شیشه فوتوکرومیک

شیشه های هوشمند با تکنولوژی الکتروکرومیک

در این نوع شیشه های مدرن لایه ای از اکسید نیکل یا اکسید تنگستن بکار رفته که رنگ آنها در اثر تغییر ولتاژ الکتریکی تغییر می کند؛ در واقع جریان برق باعث می شود که خصوصیات شیمیایی این مواد تغییر کرده و گرما را جذب یا منعکس کنند، این مواد دقیقا تعیین می کنند که گرما در چه دمایی منعکس شود و در نتیجه ساختمان های اداری یا مسکونی می توانند بدون استفاده از تجهیزات تهویه گران قیمت خنک بمانند و هزینه ها بطور چشمگیری کاهش می یابد.

درختي شيشه اي در مقابل شيشه مات شونده

شیشه هوشمند مات شونده در حالت کدر و شفاف

تکنولوژی کریستال مایع در شیشه هوشمند

در این نوع شیشه مات شونده هوشمند، کاربر با فشردن تنها یک دکمه میزان انتقال نور از شیشه را تغییر داده و شیشه از حالت شفاف به کدر تغییر وضعیت می دهد. در این نمونه برای تیره ماندن شیشه نیازی به جریان برق مداوم نیست. تکنولوژی بکار رفته در این شیشه ها کریستال مایع است که با یک پلیمر احاطه شده و این لایه بین دو لایه هادی قرار گرفته است. اساس کار این شیشه ها PDLC است و پس از کدر شدن شیشه و ایجاد یک پوشش برای داخل تا ۸۰ درصد نور مرئی از شیشه عبور می کند و در نتیجه محیط از نور کافی برخوردار است.در شیشه مات شونده هوشمندی که در آنها از تکنولوژی کریستال مایع استفاده می شود به شیشه هو شمند سوییچ دار معروف است.

پسر و دختري در حال استراحت در کنار شيشه مات شونده

رفلکت در شیشه هوشمند