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美研发3D打印智能面板 可在反射与透明之间切换

发布时间:2017-12-27 08:55:16

   近日,美国特拉华大学开发出一款3D打印智能面板,有可能比现有的使用电压在透明和有色之间转换的玻璃更便宜。创新的智能面板可为建筑和汽车行业带来诸多好处。

    最近,特拉华大学的一个研究小组正在开发智能面板,通过使用特殊液体,可以在反射和透明之间轻松切换。在3D打印技术的帮助下,开发的智能面板可能是一个经济实惠的解决方案,用于改善家庭和汽车的加热和冷却效率。

    到目前为止,研究人员已经证明模块化面板的工作,并且将很容易制造。而且有可能比现有的使用电压在透明和有色之间转换的玻璃更便宜(据说成本高达100美金每平方英尺)。

    该项目的主要研究人员Keith Goossen说明说:“大家预计大家的智能面板的成本只有当前智能玻璃成本的十分之一,因为大家的版本可以用与制造许多塑料部件相同的方法制造,而且不需要复杂的电光技术进行切换。”  

   这些智能玻璃如何工作?正如特拉华大学的研究小组所说明的那样,这些窗户由塑料板组成,塑料板上有一个逆向反射表面(意思是它反射的光线来自光线的方向)和一个在其顶部的薄的腔室层,可以注射特殊的液体-水杨酸甲酯。

    当液体被注入腔室时,逆反射面板表面逐渐变得透明。目前,塑料面板正在使用3D打印技术制造,Goossen建议研究小组研究处理具有良好光学性能的3D打印塑料的新方法以推进研究。

    3D打印使研究人员能够通过将其作为透明塑料板的一部分进行打印,并使用特殊的后处理技术来优化3D打印面板的反光表面,以此来测试各种反光膜图案。

     Goossen说明说:“如果没有3D打印,大家将不得不使用成型技术,这需要为每个不同的结构建立不同的模具。通过3D打印,大家可以轻松制作任何大家想要的结构,然后进行测试来观察它的表现。”

     事实证明,3D打印的面板在光学测试中表现良好,并且在注入和排出液体材料的多次循环之后没有显示出退化的迹象。Goossen补充说:“对于商业化生产,大家可以使用低成本的标准注塑来制造反光板。” 

     创新的智能面板可为建筑和汽车行业带来诸多好处。对于后者来说,面板可以嵌入到汽车中,使车辆冷却,同时停下来后变成逆向反射。

     Goossen说明说:“目前市场上可买到的可切换玻璃不能用于这种应用,因为在黑暗的状态下,挡风玻璃仍然吸取阳光,变得很热。因为大家的面板在不透明的状态下是反光的,所以几乎所有的光都被反射,从而使汽车保持冷却。”

     在建筑行业内,智能面板可以有很多应用。正如研究人员所说明的那样,这些窗户面板可以建在摩天大楼里,无论是夏季还是动机,都可以进行有效的冷却和加热,但是由于玻璃是逆向反射的,被引导向上,这将有助于减轻“城市变暖”现象。

     塑料3D打印面板也可以用于住宅建筑,因为它们可以提供一个可切换的表面,可以在夏天保持房屋凉爽,并在冬天保持温暖。

     Goossen说:“在特拉华州,你希翼在夏天有一个白色的屋顶,以保持房屋的凉爽,并在冬天建造一个黑暗的屋顶,以吸取阳光,并帮助降低采暖成本。对于智能屋面,大家的新技术提供了一个更有效的屋顶类型,因为它是逆向反射的,同时也允许屋顶在冬天变为黑暗。”  

    为了提高在屋顶情况下智能面板的效率,研究人员说,在塑料板下面可以放置另外一层材料,以吸取光线,从而保暖,为房屋提供更好的隔热效果。不过,还有一些我问题需要解决,因为在面板中使用的液体(水杨酸甲酯)的冻结温度在-9°C左右。

     研究人员将继续推进其3D打印面板研究,并最终希翼将其作为智能建筑和汽车制造的经济实惠解决方案推向市场。