Как прозрачное стекло сделать непрозрачным?

Без окон с прозрачными стеклами дом и не дом вовсе, а так, сарай какой-то. Однако с наступлением темноты преимущество превращается в недостаток…

Изобретение в средние века листового прозрачного стекла несомненно было эпохальным событием. Поначалу этот востребованный продукт был страшно дорогим, купить неровное и мутное, но всё же прозрачное стекло могли лишь самые богатые люди да церковные приходы. Сегодня положение изменилось, цена обычного оконного стекла, пожалуй, самая низкая среди всех остальных разновидностей стекольной продукции.

Прозрачностью стекла никого не удивить, даже поговорка есть: прозрачный, как стекло. Современным потребителям подавай что-либо новое, необычное. Возможно, им понравится стекло с регулируемой прозрачностью, разработанное исследователями из Гарвардского университета.

Строго говоря, изменяемая прозрачность не такая уж и новость. На рынке можно найти и стекла, и плёнки, способные пропускать свет полностью или частично, в зависимости от нужд потребителя. Однако предшествующие технологии основаны на электрохимических реакциях. Производство присутствующих на рынке стёкол и плёнок с регулируемой прозрачностью обходится довольно дорого, что отражается на конечной цене.

Прозрачность стекла, впервые представленного профессором Дэвидом Кларком (David Clarke) и его постдокторантом Самуэлем Шином (Samuel Shian), изменяется с помощью так называемой геометрической регулировки.

Основа нового продукта – лист обычного оконного стекла или прозрачного пластика, помещённый между двумя слоями эластомера (эластичного полимера). Чтобы из обычного стекла получить необычное, на обе его стороны распылением наносят слой из кусочков очень тонкой серебряной нанопроволоки.

Отрезки нанопроволоки слишком тонкие, чтобы создавать заметные препятствия распространению света, поэтому стекло сохраняет свою прозрачность практически неизменной. Но стоит подать электрическое напряжение, как положение мгновенно меняется. Под действием электричества нанопровода по обе стороны листа возбуждаются и притягиваются друг к другу, сжимая и деформируя мягкий эластомер.

Поскольку серебряные проволочки распространены по поверхности неравномерно, неравномерно деформируется и эластомер. В результате образуются неровности и шероховатости, по разному преломляющие свет и делающие стекло непрозрачным. Чтобы превратить прозрачное стекло в непрозрачное, достаточно менее одной секунды времени.

Шин сравнил процесс с замёрзшим прудом: «Если поверхность замёрзшего пруда гладкая, вы можете видеть сквозь лёд. Но если лёд сильно поцарапан, вы уже ничего не увидите».

Зачем изобретать велосипед? Нельзя ли ограничиться теми технологиями, которые уже существуют? По мнению Кларка, производство изобретённого им стекла будет значительно дешевле, чем производство существующих электрохимических аналогов.

«Поскольку это физическое явление, а не основанное на химической реакции, эта [технология] проще, и потенциально более дешевый способ производства коммерческих настраиваемых окон», – считает исследователь.

Кларк и Шин обнаружили, что структура и плотность неровностей эластомера зависит от приложенного напряжения, что позволяет затемнять стекло в нужной степени, делая его более или менее непрозрачным.

В настоящее время исследователи работают над тем, чтобы снизить напряжение, необходимое для управления прозрачностью стекла. В опытах они использовали напряжение 2,2 кВ. Очевидно, что для коммерческого использования это слишком высокое значение.

На технологию подана патентная заявка. Авторы изобретения уверены, что после доработки их стёкла с регулируемой прозрачностью найдут применение в дисплеях и проекционных экранах, затемняемых в целях обеспечения конфиденциальности или маскировки в окнах и в других приложениях.