Умное стекло: знакомимся ближе

Умное стекло или иначе smart glass – это стеклянный лист, который превращается из матового в прозрачный всего за 1 секунду. Происходит это только при подаче тока – в положении «выключено» он вновь становится непроницаемым для посторонних глаз.

Вопреки расхожему мнению, это далеко не новая технология. Идею и принцип ее работы придумал еще в 1970-х годах инженер Стив Абади. Технологии того времени не позволили воплотить их в жизнь, да и спроса на продукт не было. Талантливому изобретателю пришлось отложить свою задумку на 30 лет, прежде чем он сумел запустить собственный бренд E-Glass. Впрочем, к тому моменту он был уже не первым – в середине 80-х появились первые образцы стеклопакетов LC Glass на основе жидких кристаллов. Сегодня технология выпуска smart glass уже мало схожа с тем, как делали ранние образцы, но общий принцип остался прежним.

В Москве первые экземпляры стали производить позже, чем в остальном мире – в 2009 году. А на поток изготовление электронных стекол встало в середине 2010-х. С тех пор оно идет бок о бок с обустройством элитной недвижимости: как частной, так и коммерческой.

Этот рынок считается одним из самых перспективных – в год на разработку инновационных идей в этой сфере в мире тратится больше $120 млрд. В ближайших планах ученых сделать этот продукт доступным широким массам.

Принцип работы smart glass

Хотя «умным» называют стекло, оно в этой конструкции самое обычное. За технологичное превращение отвечает особая пленка, которая приклеивается на него. Ее производят тремя разными способами (об этом читайте ниже). Но независимо от этого, строение смарт-глас схематически можно описать так: стеклянный лист – пленка – стеклянный лист (получается триплекс).

Также на рынке можно найти двухслойные конструкции: стеклянное полотно + рабочий слой, но здесь он не настолько хорошо защищен с одной стороны, как при использовании триплекса. Такой материал несколько дешевле, чем тройной, но встает вопрос: будет ли экономия оправданной? При неаккуратном обращении дорогостоящее изделие легко повредить.

Что же такого необычного происходит в рабочем слое, из-за чего стекло меняет прозрачность? Когда переменный ток отключен, частицы в нем находятся в хаотичном состоянии. Сонаправленные лучи проходят сквозь поверхность и рассеиваются в них: мы наблюдаем матовый эффект.

Как только электричество подается на проводящий слой, создается электромагнитное поле, заставляющее частицы выстраиваться строго параллельно в вертикальном положении. Световые лучи света свободно проходят между их рядами, и материал становится прозрачным.

ВАЖНО! Наружная часть конструкции смарт глас не проводит электричество, поэтому от такой перегородки или окна нельзя получить удар током, даже если намочить их.

Управление светопрозрачностью происходит вручную с пульта ДУ или сенсорной панели. Также специальные устройства (датчики движения, освещения, диммеры) позволяют автоматизировать процесс. Он может быть сопряжен, например, со сменой естественного освещения: когда на улице темнеет, умное стекло становится матовым. Также возможно задавать любые другие сценарии, подключая его к системе Smart-home.

Преимущества материала

По изначальной задумке «электронные окна» и автомобильные смарт-стекла должны были защищать от УФ-лучей, сохранять или, наоборот, не пропускать внутрь тепло. Но со временем задачи и сфера распространения продукта стали шире и число его плюсов автоматически выросло.

• По сравнению с обычным стеклянным листом смарт-глас обеспечивает улучшенную шумоизоляцию: «убирает» до 35 дБ шумов и звуков.
• Оно безопасно: при производстве используется каленое стекло (в двухслойном изделии) или триплекс (2-3 закаленных полотна).
• Позволяет быстро менять открытость и свободу пространства на приватность за доли секунды.
• Им можно ламинировать огромные окна в пол – это позволит в зависимости от настроения наслаждаться пейзажем или быть скрытыми от посторонних глаз.
• Умное остекление допустимо сделать из цветных стеклянных полотен. Это придает особую эстетику интерьеру. Если речь об окнах или входных группах, то особый вид приобретает и экстерьер здания.
• Одну из его разновидностей допустимо использовать как проектор высокого разрешения. Днем межкомнатная перегородка отделяет кухню от гостиной, а вечером вы смотрите на ней фильмы. В офисе она позволит проводить видеопрезентации в подчеркнуто инновационной атмосфере.

Сферы использования стекол, позволяющих менять прозрачность

Смарт-глас, как и все «умные» технологии, могут существенно изменять жизнь к лучшему, повышая комфорт помещения и его статус. Цена на них соответствующая: сегодня это самый дорогой вид остекления. Отсюда сложилось восприятие материала в качестве премиального – в основном он используется при изготовлении изделий для элитной недвижимости класса «А».

Методы производства smart glass

Как мы уже упоминали, существует как минимум три метода производства умных пленок. В их основе могут лежать:

• рассеянные полимерные жидкокристаллические частицы (PDL);
• электрохромные (ECD);
• взвешенные (SPD).

PDLC-технология на основе ЖК-частиц. Прослойку из жидких кристаллов соединяют с ламинацией (чтобы защитить ее от повреждения) и токопроводящим слоем. Последний соединен с источником электроэнергии через электрод, при этом используется электропроводный клей для контакта. Под воздействием электричества жидкие кристаллы упорядочиваются, а жидкий полимер, в котором они находятся, становится твердым. Образуется некое подобие «капель» – от того, как они зафиксированы, зависят свойства стекла. Когда частицы расположены хаотично, мы видим матовый эффект – лучи искажаются и рассеиваются. Но если проводящий слой создает электромагнитное поле, кристаллы выравниваются по линиям напряженности. Лучи не встречают препятствий на пути и свободно проникают через стеклянное полотно. В этот момент мы наблюдаем его прозрачность.

SPD-технология на базе взвешенных частиц. Структура такой пленки похожа на предыдущий вариант, но здесь вместо жидких кристаллов используются частицы другой формы – стержнеобразной. Когда напряжение тока отсутствует, они поглощают свет, в результате этого стекло приобретает черный или темно-синий оттенок – за ним ничего не видно. При подаче электричества взвешенные частицы упорядочиваются, поверхность становится серой или светло-синей. Такая разновидность смарт-глас хорошо задерживает ультрафиолет и инфракрасные волны, защищая от нагревания летом или, наоборот, зимой сохраняя тепло в помещении. Часто используется для автомобильных стекол или в окнах зданий.

Пленка на основе электрохромных частиц – ECD. Ее отличие в том, что в выключенном состоянии стеклянное полотно прозрачное, а во включенном —  матовое (это противоположный эффект по сравнению с двумя предыдущими вариантами). Рабочий слой из ионов лития создается путем многослойного напыления на пленку или прямо на стекло. Его состояние изменяется благодаря миграции ионов, которую вызывает воздействие тока. Можно регулировать затемнение, объем пропускаемого света и тепла, меняя величину и полярность напряжения. Потребление электричества здесь меньше – от 3 до 5 Вт на 1 м², потому что воздействие тока нужно только в момент смены прозрачности. Технология перспективная, но пока менее популярная в коммерческом смысле.

Особенности эксплуатации умного стекла и уход за ним

Нюансы использования обычного стеклянного полотна известны каждому. Про умное стекло с регулируемой прозрачностью нельзя сказать то же самое – для большинства людей в нашей стране это «терра инкогнита» — продукция с малоизученными свойствами. Остановимся на этом подробнее.

Чек-лист по эксплуатации стекла, которое способно изменять светопроницаемость

• 1 м² расходует 4-7 Вт электроэнергии.
• Необходимое напряжение в сети – 220 Вольт на входе, 60 Вольт на выходе.
• Большая часть стекол в нашей стране произведено по технологии PDLC: значит, энергия не тратится, пока стекло матовое. Если вам необходимо, чтобы большую часть времени оно сохраняло прозрачность, а в нужные моменты скрывало вас, рассчитывайте на определенный расход ресурса.
• В «выключенном» положении матовый стеклянный лист пропускает до 80% лучей света. В комнате сохранится естественная инсоляция, но видимости не будет.
• Монтировать умные стекла с изменяемой прозрачностью должны не обычные стекольщики, не электрики и не бригады, занимающиеся ремонтом – только производитель. В этом случае вы будете на 100% знать, что конструкция безопасна, контакты тщательно герметизированы и изолированы, а установка проведена правильно. К тому же вы всегда сможете обратиться за обслуживанием системы.

ЕСТЬ НЮАНС! Многие спрашивают, есть ли у смарт-перегородок и окон предельное число «включений-выключений»? Число таких циклов больше 30 млн, поэтому фактически его применение не имеет ограничений во времени. Изделия из этого материала быстрее устареют морально, чем исчерпают свой ресурс.

Как правильно ухаживать за смарт-стеклом

Решаясь купить изделие, у которого можно регулировать прозрачность, нужно заранее учесть особенности ухода за ним. Это поможет продлить срок его службы, и защитить от ситуаций, когда «умные» технологии теряют первоначальные свойства из-за небрежного использования.

• Стеклянный лист, позволяющий регулировать оптические характеристики, чувствителен к ударам, царапинам, механическому воздействию.
• Его поверхность следует держать в чистоте. Нельзя допускать попадания на нее масла, щелочей, кислот, реагентов.
• При воздействии дыма и открытого огня возможно изменение изначальных свойств.
• Изделия очищают только в выключенном положении, при этом избегают сильного надавливания на поверхность в процессе мытья.
• Вода и моющее средство не должны попадать на провода и края триплекса. Перед его включением нужно проверить: все ли высохло.
• Допустимо применение мягких моющих средств для стеклянных поверхностей без нашатыря, ацетона, спиртов и прочих веществ с агрессивным действием.

***

«Умные» технологии делают нашу жизнь удобнее и максимально гибко подстраиваются под наши запросы, но требуют взамен бережного отношения. Добросовестный производитель всегда расскажет об этих нюансах. Тем более что они не налагают каких-то особенных ограничений или неудобств для ежедневного использования.