نانوشیشه

شیشه‌های ضدانعکاس

علم فیزیک ثابت کرده‌است که امواج تابیده شده به سطوح بسته به نوع زاویه تابش آنهاو مقدار شفافیت سطوح به سه قسمت تقسیم می‌شوند: مقداری از امواج پس از برخورد منعکس، مقداری جذب و مقداری نیز از سطح عبور می‌کنند. در علم معماری باز تابش نور از سطوح شفاف پدیده‌ای نامناسب است و باعث افت کیفیت فضا می‌شود. به همین دلیل متخصصین فعال در حوزه نانو تکنولوژِی با وارد کردن این پدیده در صنعت ساخت شیشه، تلاش می‌کنند تا بازتاب‌های نامطلوب شیشه را به حداقل برسانند. مقدار عبور، نورازمیان اجسام مانند شیشه وپلاستیک که بخشی ازنور برخوردکرده به خود را منعکس می‌کنند، به مقدار بازتاب آن مواد بستگی دارد. دربهترین حالت شیشه اجازه می‌دهد حداکثر ۹۰٪نورتابیده شده عبورکند و این عامل به سبب تفاوت ضریب شکست شیشه و هوای مجاور رخ می‌دهد پس مهم‌ترین عامل دربروزاین پدیده ضریب شکست محیطها می‌باشد. کاربرد شیشه‌های ضدانعکاس درطراحی داخلی وکارکردهای تزئینی ونمایشی مانند کابینت بیشتراست. یک لایه از این شیشه‌های چندلایه رادرمحلولی فرومی برند تا محصول شیشه‌ای با قابلیت عبور دادن طیف گسترده‌تری ازامواج نوری به دست آید. در این شیشه‌ها ضریب شکست نور برای بیرونی‌ترین لایه کم بوده وبادقت مشخص می‌شودوضخامت این لایه بیرونی حائز اهمیت است ومی توان این لایه را تا ضخامت ۱۵۰ نانومترانتخاب کرد. اگر این عملیات به دقت صورت گیرد و لایه بیرونی شیشه به نحو استاندارد روکش شودسهم پرتوی بازتابیده شده نسبت به امواج برخورد کرده باشیشه از ۳۰درصد به ۱ درصد کاهش خواهدیافت. درتولیدسنتی شیشه‌های ضدانعکاس نقاط ضعفی وجودداردازقبیل :محدودشدن محدوده طیفی نور عبورکننده ازشیشه وعملیات پیچیده وپرهزینه که در این میان نانو مواد می‌تواند این مشکل را حل کند. این شیشه‌ها توانایی افزایش میزان عبور نور خورشید را دارند که در نتیجه استفاده از تکنولوژی نانو به دست آمده‌است. از روش‌های اقتصادی در تولید این نمونه از شیشه هامطالعه و استفاده از طبعت و موجودات آن همچون شب پرگان است. مطالعه و تحقیق بر روی ساختار چشم این پرندگان نشان می‌دهد که سیستم چشم این نوع از پرندگان نور کمتری را بازتاب می‌کنند. بااستفاده ازروش‌های شبیه منبت کاری گرم می‌توان شفافیت دیداری شیشه را تابش از ۹۷٪ وشفافیت پلاستیک‌ها راتابیش از ۹۹٪ ارتقاء داد وعلاوه بر بهبود خواص عدم انعکاس شیشه ویژگی‌های ضدالکتریسیته ساکن ودفع کثیفی آن نیز بهبود پیدا می‌کند.
برای تولید شیشه‌های ضد انعکاس دوروش موجود است:۱-کشیدن یک لایه پوشش ضد انعکاس که شامل انواع ذرات سلیس دراندازه‌های مختلف است. ذرات بزرگتر برای تولید ساختار لایه‌ای می‌باشندوذرات کوچکترمقاومت مکانیکی راایجادمیکنند. میزان پرتوهای نوربازتاب یافته شده ازسطح این شیشه‌ها در حدود ۱ درصد وحجم ان بیش از ۹۹ درصد است. ۲-باکمک پوشش‌های چندلایه‌ای ازمواد نیمه ژلاتینی تولید می‌شوند. شیشه‌ها در این روش با آب وذرات آلی خیس شده و قابل تمیز شدن هستند وزاویه ریزش آب به این شیشه هابیش از ۸۰ درجه است. وخصوصیات دیگراین شیشه‌ها زاویه برخورد پرتوباشیشه است که، تأثیر زیادی بر نحوه انعکاس یاعبور آن نمی‌گذارد و به ازای زاویه تماس از صفرتا ۷۵ درجه است. و در میزان انتقال پرتوها از شیشه‌ها تنها بین ۵ تا ۸ درصد تغییر به وجود می‌آید.

شیشه‌های ضد آفتاب

بیشترین شیشه‌هایی که در نمای ساختمان استفاده می‌شوند شیشه‌های ضد آفتاب هستند که با خاصیت فتوکرومیک ساخته می‌شوند. در این روش تولید شیشه به چهار روش امکانپذیر است :۱-پوشش‌های که به طیف خاصی ازامواج حساسند این پوششهابه صورت نوارهای باریک هستند. این خاصیت شیشه را دربرابر فرکانس‌های ناخواسته فروسرخ که سبب گرم شدن محیط می‌کند مقاوم ساخته است. البته این خاصیت باعث می‌شود که ساختمان انرژی گرمایی کمتری از نور خورشید داشته باشدواین خاصیت با معماری پایدار کمی مغایراست البته با راهبردهایی می‌توان نوعی سازگار عایق بندی حرارتی برابرسرراه نور خورشید قراردادتاساختمان از کسب نور کافی محروم نشود. ۳- در این روش که به فتوکرومیک معروف گشته شیشه باافزایش جذب خود به تغییرات شدت نور واکنش نشان می‌دهدودیگر روش استفاده از پوشش‌های الکتروکرومیک است. همه این روش‌ها با کاهش مصرف انرژی موردنیاز برای سرمایش ساختمان مورد استفاده قرار می‌گیرند.

شیشه‌های ضد آتش

این نوع از شیشه را با قرار دادن نانو ذرات سیلیس در وسط دو شیشه می‌سازند. شیشه‌های کنترل‌کننده انرژی سبب کاهش عبور امواج ماورای بنفش و مادون قرمز، و تنظیم عبور نور مرئی و هم چنین جلوگیری از اتلاف انرژی در بخش‌های مختلف و استفاده بهینه انرژی در ساختمان شده‌است. این شیشه به مقاوم ساختن ساختمان در برابر حوادث و عمر طولانی ساختمان کمک می‌کند.
زمینه‌های دیگر در استفاده از محصولات نانو شیشه تولید وجمع‌کننده‌های انرژی خورشیدی است. درنانو شیشه‌های بکاررفته در این جمع‌کننده‌هاطیف امواج نورانی امکان عبور راداشته وبنابراین حداکثر بازدهی وبیشترین مقدارتولید انرژی راممکن می‌سازد. برخلاف شیشه‌های قدیمی زاویه برخورد نور باشیشه تأثیر مثبتی برانتقال آن ازمیان شیشه خواهد داشت و این قسمت‌ها وابستگی کمتری به جهت وزاویه تابش دارد ومی توان در فصل‌های مختلف سال ازکارایی مشابهی برخوردارباشند.
فناوری اپتو-الکترویک:حوزه‌ای ازدانش است که براساس نانوذرات شکل گرفته‌است وابعادومشخصه‌های اپتیکی، شیمیایی، فیزیکی آن به دقت کنترل می‌گردد. ذرات نانو کوچکترازطول موج امواج مرئی هستند؛ که تولیدکنندهٔ روشی جدیدوخلاقانه است این ساختار جدید تشکیل شده از ریزذرات به شکل توپ‌های بزرگ دی‌اکسید سیلیکون در حدود ۳۰ تا ۵۰ نانومتر است.

شیشه‌های فتو کرومیک

این نوع از شیشه‌ها در صورتی که در معرض تابش نورهای دارای امواج الکترو مغناطیس قرار گیرند مقدار عبور نور از آن‌ها کاهش یافته و در صورتی که اشعه‌های تابیده شده قطع گردد شیشه به حالت اول بر می‌گردد. مواد و ترکیبات به کار رفته در ساخت این شیشه‌ها عبارتند از نقره، فلوئور، کلر، یدو برم. این نوع از شیشه‌ها در صنایع عینک و قسمت‌هایی از ساختمان که در برابر نور شدید خورشید قرار دارند اما از درون نیاز به نور ملایمی دارند استفاده می‌شود.