Die intelligenten Fenster, die von Ingenieuren der Stanford University entwickelt und in einer Studie beschrieben wurden, die online am 9. August in der Zeitschrift Joule veröffentlicht wurde, basieren auf einem völlig anderen Prinzip als bestehende Alternativen, die als dynamische Fenster bezeichnet werden. Der neue Ansatz verwendet ein Polymergel, das Metallionen enthält, die auf eine transparente Elektrode aufgebracht sind. Wenn Spannung angelegt wird, plattieren die Metallionen die Elektroden und blockieren alle Wellenlängen des Lichts. Nachdem die entgegengesetzte Spannung angelegt wurde, werden die Fenster wieder transparent.
Der neue Ansatz bietet mehrere Vorteile gegenüber bestehenden elektrochromen Fenstertechnologien, sagte Michael McGehee, Professor für Materialwissenschaft und Werkstofftechnik an der Stanford University, der die Forschung leitete.
"Viele Leute hätten gerne dynamisch getönte Fenster, und ich glaube nicht, dass sie sich beeilen, die verfügbaren Produkte zu kaufen, zum Teil, weil es zu teuer ist", sagte McGehee gegenüber Live Science. "Verfügbare elektrochrome Fenster haben ein paar Mikrometer relativ teures elektrochromes Material. Das Verfahren zum Ablegen dieses Materials ist ziemlich kostspielig."
McGehee fügte hinzu, dass das von seinem Team entwickelte Verfahren, bei dem die Polymerlösung in das Glas injiziert wird, von Natur aus kostengünstiger ist und den Weg für eine weiter verbreitete Verwendung von Tönungsfenstern ebnen könnte, insbesondere im Bauwesen.
Die Technologie wird laut McGehee bisher hauptsächlich in Flugzeugen und Autos eingesetzt. Boeing beispielsweise hat in sein Flaggschiff 787 Dreamliner Jet Airliner Tönungsfenster eingebaut. Einige Luxusautohersteller verwenden auch elektrochrome Materialien zur Herstellung von Rückspiegeln. Mit geringeren Kosten könnte der Einsatz dieser Art von Technologie jedoch weiter zunehmen, sagten die Forscher.
"Sie können in Fenstern aller Arten von Gebäuden, Häusern und größeren Geschäftsgebäuden verwendet werden", fügte McGehee hinzu. "Wir haben mit Automobilunternehmen gesprochen, und sie sind sehr daran interessiert, es im Schiebedach oder in den hinteren Fenstern zu haben. Brillen sind eine aufregende Anwendung, insbesondere für Menschen, die ständig eine Brille tragen und die Brillengläser benötigen."
In Gebäuden könnten getönte Fenster dazu beitragen, die Kosten für Heizen und Kühlen um bis zu 20 Prozent zu senken, indem die Menschen einstellen können, wie viel Licht in einen Raum fällt, sagte McGehee.
Zusätzlich zu den vollständig transparenten oder vollständig dunklen Modi können die Fenster teilweise getönt werden, wodurch nur etwas Licht herausgefiltert wird, sagte McGehee. Die Leute im Raum konnten immer noch klar nach draußen sehen, ähnlich wie wenn sie eine Sonnenbrille trugen.
"Sie können 90 Prozent des Lichts blockieren, um die Blendung zu reduzieren, aber Sie können sehen, was da draußen ist", sagte McGehee. "Es ist nicht so, als ob Sie Jalousien haben oder in einem Flugzeug - wenn Sie den Kunststoff nach unten ziehen, ist Ihre Sicht völlig verschwunden."
McGehee sagte, dass die neuen dynamischen Fenster im Vergleich zu früheren Technologien dank der Verwendung von Metall, das sich durch Sonneneinstrahlung nicht verschlechtert, langlebiger sind. Während des Experiments schalteten die Forscher die Fenster mindestens 5.500 Mal ein und aus und sahen keine Veränderung der Lichtdurchlässigkeit.
Die Fenster filtern auch alle Wellenlängen gleichermaßen heraus, einschließlich Blau, das laut den Forschern in früheren Technologien häufiger eingesetzt wurde.
"Einige der anderen Fenster sehen blau aus, und die Personen im Inneren sehen blau aus, da sie mehr blaues Licht durchlassen als andere Wellenlängen", sagte McGehee.
Bisher haben die Forscher kleine Prototypen gebaut, die 25 Quadratzentimeter messen., Aber sie sind bereits in Gesprächen mit Herstellern, die ihnen helfen könnten, die Technologie zu erweitern.
