دانشمندان دانشگاه ژجیانگ در شرق چین نوع جدیدی از شیشه خود تمیز شونده را توسعه دادهاند که از میدانهای الکتریکی برای حذف گرد و غبار و سایر ذرات از سطح خود استفاده میکند – که یک راه حل ساده و پایدار برای یک مشکل رایج ارائه میدهد.
پنجرهها، پنلهای خورشیدی و صفحه نمایشها همگی یک مشکل مشترک دارند: گرد و غبار. گرد و غبار به سرعت جمع میشود، نور را مسدود میکند، کارایی را کاهش میدهد و افراد را مجبور میکند برای تمیز کردن آن وقت و هزینه صرف کنند. آلودگی ذرات سطحی بر همه چیز، از پنجرههای خانگی گرفته تا نمای آسمانخراشها و پنلهای خورشیدی در بیابانها، تأثیر میگذارد و تمیز کردن آنها معمولاً نیاز به زمان، تلاش و پول دارد. اما یک رویکرد جدید، شیشه را به سطحی تبدیل میکند که میتواند خود را تمیز کند – فقط با استفاده از میدانهای الکتریکی نامرئی.
محققان در آزمایشهای خود کشف کردند که ذرات باردار هنگام قرار گرفتن در معرض یک میدان الکتریکی متناوب، به شیوههای غیرمنتظرهای رفتار میکنند. به جای اینکه فقط به پهلو حرکت کنند، برخی از ذرات جهت خود را معکوس میکنند یا حتی به طور کامل از سطح میپرند.
شیشههایی که خود را از ذرات آلی و معدنی پاک میکنند
بسیاری از روشهای فعلی تمیز کردن در شرایط خشک و غبارآلود شکست میخورند یا نیاز به نگهداری مداوم دارند. یک رویکرد امیدوارکننده از میدانهای الکتریکی برای جابجایی ذرات سطحی استفاده میکند. فناوریهایی مانند صفحات الکترودینامیکی – که حتی در مریخنوردها نیز استفاده میشوند – پتانسیل حذف گرد و غبار بدون مایعات یا سایش را نشان میدهند.
با این حال، اثربخشی آنها به دلیل درک ضعیف از نحوه شروع حرکت یا جدا شدن ذرات محدود شده است. بدون مدلهای فیزیکی واضح، محققان مجبور بودهاند طرحهای بهینه را حدس بزنند و سیستمهای موجود هنوز با گرد و غبار ریز و پوشش ناهموار دست و پنجه نرم میکنند.
اکنون، با مطالعه چگونگی تأثیر اندازه ذرات و قدرت میدان الکتریکی بر این حرکت، محققان چینی یک شیشه نازک و شفاف – تنها 0.62 میلیمتر ضخامت – ایجاد کردند که میتواند بدون هیچ گونه تلاش دستی، خود را از ذرات آلی و معدنی پاک کند.
علاوه بر این، شیشه شفاف میتواند خود را در عرض چند ثانیه تمیز کند – و تا 98 درصد ذرات را بدون استفاده از آب، مواد شیمیایی یا انرژی زیاد از بین ببرد. این پیشرفت میتواند به راهحلهای عملی خود تمیز شونده برای پنلهای خورشیدی، پنجرههای ساختمان و سایر سطوحی که نگهداری آنها پرهزینه است، منجر شود.
شیشه خود تمیز شونده همچنین از ته نشین شدن گرد و غبار جدید جلوگیری میکند. شیشه خود تمیز شونده نه تنها گرد و غبار موجود را از بین میبرد، بلکه به جلوگیری از ته نشین شدن گرد و غبار جدید نیز کمک میکند. محققان دریافتند که وقتی میدان الکتریکی روشن است، ذرات باردار موجود در هوا را منحرف میکند و سطح را برای مدت طولانیتری تمیز نگه میدارد.
این تیم آن را “اثر محافظت از ذرات” نامیده است که تجمع گرد و غبار موجود در هوا را تقریباً 90 درصد کاهش میدهد. این امر محافظت مداوم را در طول طوفانهای شن و هوای غبارآلود فراهم میکند. از آنجا که شیشه شفاف است، در مکانهایی که نور شفاف مهم است، به خوبی کار میکند. این سیستم تنها نور مرئی را به میزان کمی کاهش میدهد و بیشتر اتلاف در محدوده مادون قرمز اتفاق میافتد.
این امر، این سیستم را برای پنلهای خورشیدی، شیشه جلوی خودرو، سقف گلخانهها و پنجرههای ساختمانهای بلند – مکانهایی که دید واضح و بهرهوری انرژی ضروری است – ایدهآل میکند. طراحی آن ساده و کاربردی است.
از مواد رایج استفاده میکند و فرآیند تولید آن که شامل حکاکی الکترودها روی یک ورق شیشهای و پوشاندن آنها با یک فیلم محافظ نازک است، به خوبی با روشهای صنعتی فعلی مطابقت دارد. این بدان معناست که میتوان آن را به راحتی و در مقیاس بزرگ و بدون نیاز به تجهیزات گرانقیمت یا تخصصی تولید کرد.
آیندهای روشن شیشه خود تمیز شونده
همزمان با تکیه جهان بر انرژی خورشیدی و ساخت سازههای شیشهای بیشتر، فناوریهایی که هزینه نگهداری را کاهش داده و بهرهوری را بهبود میبخشند، چیزی بیش از یک وسیلهی رفاهی هستند – آنها ضروری هستند. شیشه خود تمیز شونده که با میدانهای الکتریکی کار میکند، میتواند به یک ویژگی استاندارد تبدیل شود و مشکلات گرد و غبار را به راهحلهای روشن تبدیل کند.