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新智慧玻璃,看天變臉

2015/06/05 經濟部能源局 點閱人次: 357

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編譯/張心紜

天氣有可能驅動下一代的智慧玻璃!研究人員發明出一種可以從風雨中獲得能量來改變顏色的玻璃,為過去常由電池、太陽能板或插入式插座供能的智慧型窗戶,提供了一項替代性的選擇。

透過改變屬性來阻擋光或熱的智慧玻璃已存在數10年,常見的應用包括防眩光汽車後視鏡,以及為了保護隱私或節約能源而改變顏色的窗戶。然而,上述應用大多價格昂貴,加上作為能量來源的電池和插入式插座並不環保,嵌入式太陽能板又會遮蔽或讓部分玻璃變得模糊,於是,研究人員發明了一種可以隨著天氣變色的新型玻璃。

新型玻璃利用摩擦生電,驅動夾在2層玻璃板之間的奈米發電機,讓原本透明的窗戶染上一層深藍色的陰影。發電機的最外層是用來收集來自雨水的靜電能量:雨滴和空氣接觸時,會產生正電荷,當帶有正電荷的雨滴打落在由負電矽膠材質聚二甲基矽氧烷(poly-dimethyl-siloxane,簡稱PDMS)製成的奈米稜錐體塗層上,就會產生電流。

奈米發電機的第2層則可以將風吹產生的動能轉變為電能。這層由2片帶電、透明的塑料組成,塑料之間以奈米彈簧線圈隔開,當風吹向窗戶時,彈簧便會被壓縮,使2片塑膠片接觸而產生電流。

研發團隊於2015 年3 月的網路版美國化學學會《奈米》期刊(ACS Nano)中發表了這項研究,實驗結果顯示,這種玻璃每平方公尺可產生高達130毫瓦的能量,足以供應心跳節律器或智慧型手機待機時的電力。美國喬治亞理工學院(Georgia Institute of Technology) 奈米科學家,同時也是本項研究的共同作者王鍾(Zhong Wang)表示,這種輸出電力不但適用於智慧玻璃,還可能作為居家或辦公室電子產品的電源。

現階段,距離智慧玻璃商業化還有很多難關需要克服,例如玻璃還無法儲存電力。美國凱斯西儲大學(Case Western Reserve University)奈米材料工程師戴黎明(Liming Dai)認為,若要解決這個問題,將不影響能見度的透明超級電容鑲入玻璃中或許是個辦法。此外,目前能源板的能源轉換率約為60%,未來團隊將試著提高奈米發電機的能源效率。

在我們的生活周遭,其實還有許多像風、雨這樣的免費能源,或許在不久的將來,科學家們能從大自然中獲取更多的能量。


關鍵字:智慧玻璃,奈米,電流

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