智能玻璃前景广阔，通过微镜阵列进行光调制可节省大量能源

supercell 4月 05, 2021 1.8w 浏览 0

建筑物占一次能源消耗的40%，占二氧化碳排放总量的36%。而我们知道，二氧化碳的排放会引发全球变暖、海平面上升和海洋生态系统的深刻变化。用高效节能的智能玻璃窗替代建筑的低效玻璃区域，对于降低照明和温度控制的能耗具有巨大潜力。

德国卡塞尔大学的Harmut Hillmer等人在 “MOEMS微镜阵列在智能窗户中的日光转向 “中展示了这一潜力，该论文近日发表在《光学微系统杂志》的创刊号上。

垂直站立的平面微镜阵列的SEM显微照片

该智能玻璃是基于数百万个裸眼看不见的微镜，根据用户的行动、太阳位置、白天和季节来反射射入的阳光，为建筑内部提供个性化的光照转向。

微镜阵列不受风、窗户清洁或任何天气条件的影响，因为它位于充满氩或氪等惰性气体的窗玻璃之间的空间中。这种玻璃在冬天可以提供免费的太阳热能，在夏天可以防止过热，它可以实现健康的自然日光，巨大的能源节约（高达35%），大量的二氧化碳减少（高达30%），高层建筑的钢筋混凝土减少10%。

除了能源问题，人工照明还对健康和福祉产生影响。多项研究表明，人工照明与注意力不集中、极易生病、生物节律紊乱和失眠有关。智能玻璃可以通过优化房间内的自然日光来减少对人工照明的依赖。

目前最先进的智能玻璃不是针对冬季就是针对夏季进行优化，无法确保全年的节能性能。一直以来，人们都需要一种能够对当地气候（白天、季节）做出反应的智能自动技术，利用现有的阳光，调节光照和温度，并节省大量能源。

研究人员的MEMS微镜阵列集成在隔热玻璃内部，由电子控制系统操作。镜子的方向由各自电极之间的电压控制。房间内的运动传感器检测房间内用户的数量、位置和运动。获取更多前沿科技研究访问：https://byteclicks.com

结果包括亚毫秒级范围内更高的驱动速度，比电致变色或液晶概念低40倍的功耗，反射而不是吸收以及色彩中性。进行了微镜结构的快速老化测试，以研究可靠性，并揭示了微镜阵列的可持续性，坚固性和长寿命。

有了这样的积极成果，这种智能玻璃的好处就显而易见了。

（a）如果在夏天没有人在场，则所有后视镜均会垂直切换，从而将太阳光保持在外面。通过最大程度地减少热传递，可以节省大量能源。（b）在夏季，一旦传感器检测到用户存在，则后视镜将打开并将日光反射到天花板区域。在没有用户站立的地方，房间保持凉爽，节省能源。房间远离窗户的部分可以通过日光有效地照明，从而节省了人造光的能量。（c）如果冬天没有人在场，则所有镜子都会打开，并通过将太阳辐射反射到墙壁上作为辐射加热器来收集能量。这节省了用于加热的能量。（d）一旦在冬天检测到用户存在，所有的镜子将把整个太阳辐射重定向到天花板上，以最大程度地减少眩光。现在，天花板充当辐射加热器，节省了加热能量。

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