Místo klimatizace chytré okno, vědci z Plzně jsou na dobré cestě
Chytrá okna, která propouštějí jen tolik tepla, aby uvnitř uzavřeného prostoru bylo příjemně. Problém, kterým se zabývají týmy vědců po celém světě, je o krok blíž svému vyřešení, a to i díky odborníkům z Plzně. Podařilo se jim totiž odstranit jednu ze základních technologických překážek, které výrobě chytrých oken brání.
Už téměř šedesát let se vědci snaží využít specifických vlastností tzv. termochromického efektu k tomu, abychom si zpříjemnili pobyt v uzavřených prostorech, do kterých svítí slunce, a to bez nutnosti instalovat na fasádu a dovnitř nevzhledné krabice s klimatizací. Výzkumné centrum Nové technologie pro informační společnost (NTIS), které patří pod Fakultu aplikovaných věd Západočeské univerzity, oznámilo další pokrok ve výzkumu, který snad v blízké budoucnosti povede k prvnímu chytrému oknu.
Termochromický efekt zajišťuje jeden typ kysličníku vanadičitého (VO2) „Je to materiál, který při teplotě 68 stupňů Celsia změní své vlastnosti. Pod úrovní této teploty se chová jako polovodič s vysokou propustností infračerveného, tedy tepelného slunečního záření a nad úrovní stupňů Celsia se chová jako kov, který tepelné záření odráží,“ vysvětluje princip profesor Jaroslav Vlček z výzkumného centra NTIS.
Nepřítel č. 1: teplota a cena
Vyrobit povlak na skle, který bude v závislosti na teplotě řídit průchod tepelného slunečního záření, není ale vůbec jednoduché. Vytvoření tenké multivrstvy, která podle profesora Vlčka radikálně promění využívání klimatizace v budovách i v autech, má totiž řadu úskalí. Z hlediska průmyslové výroby je zásadním problémem příliš vysoká teplota (400–450 stupňů Celsia) přípravy požadovaného typu termochromického VO2, a tudíž i vysoká energetická a finanční náročnost technologie.
Teplota je problém i pro klasické sodnovápenaté sklo. U něj při teplotách nad 300 stupňů Celsia dochází k pronikání sodíku do povlaku, což není žádoucí. Variantou by bylo třeba sklo s jiným složením, jenže to by výrobu opět prodražilo. Řešení, které vyvinuli plzeňští vědci, je vhodné právě pro klasická skla. Jejich nová plazmová technologie totiž funguje při teplotách nižších než 300 stupňů.
Využití předchozího patentu
Velkou výhodou je i kompatibilita s průmyslovými zařízeními. „Naše metoda, využívající husté pulzující výbojové plazma, je založena na tom, že energii nutnou pro vznik požadované struktury termochromické vrstvy dodávají urychlené nabité částice vanadu, ale i argonu a kyslíku z výboje. Proto může být teplota nižší,“ popisuje Vlček. Vzniklý výboj odborníci udržují za použití metody a zařízení pro vytváření nevodivých vrstev. Jde o patent, který západočeští vědci patentovali v roce 2015 v EU, v roce 2016 v Číně a v roce 2017 v USA.
Problémů s teplotou je ale víc. Ten další se projevuje ve fázi, kdy by se okna měla pro infračervené sluneční záření tzv. uzavřít. V současné době toho vědci dosahují při teplotách okolo 40 stupňů Celsia, chtěli by však tuto hranici snížit ještě alespoň o deset až patnáct stupňů.
Nepřítel č. 2: žluté sklo
Oxid vanadičitý má ještě jeden nepříjemný vedlejší efekt, se kterým se budou muset vědci popasovat. Způsobuje totiž nevzhledné zažloutnutí skel. „Věřím, že jsme na dobré cestě, abychom nedostatky termochromických vrstev překonali, a to přípravou povlaku tvořeného více různými tenkými vrstvami, které budou zajišťovat požadované vlastnosti. Aktivní vrstva bude na bázi VO2,“ doplňuje Jaroslav Vlček a upozorňuje, že plzeňský tým výzkumného centra NTIS pravděpodobně jako jediný na světě řeší problém komplexně a věnuje se ve svém výzkumu všem záležitostem souběžně. Mohl by tak mít k chytrým oknům nejblíže.
Kateřina Semrádová
Pořad
Sledujte také
Doporučené pořady
Partneři
Odborní partneři
Mediální partneři
