De smarte vinduene, utviklet av ingeniører ved Stanford University og beskrevet i en studie publisert online 9. august i tidsskriftet Joule, er avhengige av et helt annet prinsipp sammenlignet med eksisterende alternativer kjent som dynamiske vinduer. Den nye fremgangsmåten bruker en polymergel som inneholder metallioner påført på toppen av en gjennomsiktig elektrode. Når spenning påføres, plater metallionene elektrodene, og blokkerer alle bølgelengder av lys. Etter at den motsatte spenningen er påført, bytter vinduene tilbake til å være gjennomsiktige.
Den nye tilnærmingen gir flere fordeler sammenlignet med eksisterende elektrokromiske vindusteknologier, sa Michael McGehee, professor i materialvitenskap og ingeniørfag ved Stanford University, som ledet forskningen.
"Mange mennesker vil gjerne ha vinduer med dynamisk toning, og jeg tror ikke at de skynder seg å kjøpe de tilgjengelige produktene, delvis fordi det er for dyrt," sa McGehee til Live Science. "Tilgjengelige elektrokromiske vinduer har et par mikrometer relativt dyrt elektrokromisk materiale. Prosessen for å legge ned materialet er ganske kostbar."
McGehee la til at prosessen utviklet av teamet hans, som innebærer å injisere polymerløsningen i glasset, er iboende rimeligere og kan bane vei for mer utbredt bruk av toningsvinduer, spesielt i konstruksjonen.
Teknologien er ifølge McGehee hittil mest brukt i fly og biler. Boeing monterte for eksempel toningsvinduer i flaggskipet 787 Dreamliner-jetfly. Noen luksuriøse bilprodusenter bruker også elektrokromiske materialer for å produsere bakspeil. Men med lavere kostnader, kan bruken av denne typen teknologi utvides ytterligere, sa forskerne.
"De kan brukes i vinduer i alle slags bygninger, hjem, større forretningsbygg," la McGehee til. "Vi har snakket med bilfirmaer, og de er veldig interessert i å ha det i soltaket eller i bakvinduene. Briller er en spennende applikasjon, spesielt for folk som bruker briller hele tiden og trenger reseptbelagte linser."
I bygninger kan toningsvinduer bidra til å redusere kostnadene for oppvarming og kjøling med opptil 20 prosent, ved å la folk justere hvor mye lys som kommer inn i et rom, sa McGehee.
I tillegg til de helt gjennomsiktige eller helt mørke modusene, kan vinduene tones delvis og filtrere ut bare litt lys, sa McGehee. Folk inne i rommet vil fortsatt kunne se utenfor tydelig, på samme måte som om de hadde på seg solbriller.
"Du kan blokkere 90 prosent av lyset for å redusere gjenskinnet, men du kan se hva som er der ute," sa McGehee. "Det er ikke som om du har persienner eller i et fly - når du drar plasten ned, så er utsikten din helt borte."
McGehee sa at sammenlignet med tidligere teknologier, er de nye dynamiske vinduene mer holdbare, takket være bruken av metall, som ikke forringes på grunn av soleksponering. Under eksperimentet slo forskere av og på vinduene minst 5 500 ganger og så ingen forandring i lysoverføring.
Vinduene filtrerer også ut alle bølgelengder likt, inkludert blått, som tidligere teknologier slipper inn mer rikelig, ifølge forskerne.
"Noen av de andre vinduene ser blå ut, og menneskene inni ser blå ut siden de slipper mer blått lys gjennom enn andre bølgelengder," sa McGehee.
Så langt har forskerne bygget prototyper i liten skala som måler 25 kvadratmeter., men sa at de allerede er i samtaler med produsenter som kan hjelpe dem med å oppskalere teknologien.
