スマートウィンドウは現実のものとなるでしょう！私たちの研究者は二酸化バナジウムナノ粒子の新技術を開発しました
窓材のエネルギー効率が低いため、米国では毎年建設に使用されるエネルギーの約30％が失われています。そのようなエネルギー損失は、年間約420億米ドルの損失を引き起こします。
この点で、米国エネルギー省（doe）アルゴンヌ国立研究所が、エネルギー効率がよく経済的な「スマートウィンドウ」を作成するための二酸化バナジウムナノ粒子の合成のための新しい特許取得プロセスを商業化できる場合、高エネルギー消費の問題は変わり始めます。 。
アルゴンヌ国内実験は、二酸化バナジウムナノ粒子の合成のための新しい方法の特許を申請した。これはエネルギー効率の良い「スマートウィンドウ」の製造をより経済的にする。
アルゴンヌ国立研究所の化学エンジニアであるリジェは、「経済的な方法でこのナノ粒子を迅速に製造し、迅速に市場に投入するための継続的なプロセスを開発する必要がある」と述べた。プロセスのための私達の特許ライセンス。
サーモクロミックスマートウィンドウは、冬の間は赤外線エネルギーを自動的に吸収して建物を暖かく保ち、夏の間は赤外線エネルギーを遮断することで建物を涼しく保ちます。さらに、ｌｉはまた、ナノ粒子ベースの二酸化バナジウムフィルムが通常のフィルムの約２倍の日射変調値を有することを示している。その中で、いわゆる太陽変調は実際には低温と高温で二酸化バナジウム材料によって制御することができる太陽エネルギーの量です。さらに、二酸化バナジウムナノは、スイッチのような堅牢性を有する、すなわち、それは、赤外線を遮断することから透過する赤外線までマイクロ秒またはナノ秒で完成することができる。
アルゴンヌ国立研究所の建築科学プロジェクトの責任者であるralph muehleisenは、サーモクロミック技術は業界の関心を引くと述べたが、その高いコストと限られた性能のために、それは一部の製品でしか使用されていない。重要な問題は、ナノ形態の二酸化バナジウムがスマートウィンドウ用の最良の材料であることであるが、今日まで、商業化を支援するのに十分な低コストで二酸化バナジウムナノ粒子を製造する方法は知られていない。
「ナノ粒子の使用は材料の性能を向上させ、我々が発明した連続フロープロセスはそれらの製造コストを下げるので、この技術は窓製造業者にとって非常に意味がある。しかし、おそらくもっと重要なのは我々が発明した製造プロセスである。ナノ粒子の製造を必要とする他のさまざまな材料に適しています。」
従来のサーモクロミックフィルムは、ドープされたナノ粒子材料よりもはるかに高い反応温度を有する規則正しい二酸化バナジウム材料を含む。従来の窓は赤外線熱を遮断し始めるために華氏154度（68°C）に達する必要があります。二酸化タングステンバナジウムナノ粒子を含む窓は、華氏７７度（２５℃）でこの臨界転移温度に達した。
伝統的な窓とは異なり、このナノ粒子含有窓はエネルギー効率を改善するために着色を必要としない。さらに、Muehleisenは、アルゴンヌ国立研究所の連続フロー処理技術により、ナノ粒子の製造コストを従来の方法よりも少なくとも5倍低くできると推定しています。
lcのナノマーケットによると、スマートウィンドウ市場は2014年に10億ドルに達し、2021年までに30億ドル近くに達すると予測されています。新技術に関する独自の調査を実施しているコンサルタント会社、luxの調査によると、サーモクロミックウィンドウは市場の3分の2を占めています。
二酸化バナジウムサーモクロミック技術をさらに発展させるために、ｌｉおよびｍｕｅｈｌｅｉｓｅｎは、それらの粒子サイズを１００ｎｍから１５または２０ｎｍに減少させることを試みた。この小さい粒径では、3000〜4000ナノ粒子が人間の髪の毛の直径に相当します。これは、より大きな粒子と比較してより大きな粒子に対して２つの主な利点を有する。第一に、それらはより少ない光を散乱させ、ウィンドウフィルムをより透明にする。第二に、彼らはより良いエネルギー効率の高い赤外線熱を調整するでしょう。
二酸化バナジウムナノ粒子も防衛における検出技術として使用することができ、それらの主な役割は室内振動を測定するために使用される赤外線ビームを妨害することである。同時に、さらなる研究開発により、この材料は航空機や他の乗り物にレーザー兵器保護を提供するかもしれません。
アルゴンヌ国立研究所の材料科学者、プロセスエンジニア、エネルギー科学者、建設科学者、そしてシカゴ大学の商業化専門家チームは、研究室での比較的若い建設プロジェクトの支援を受けて、二酸化バナジウムナノ粒子技術を共同開発しました。
「私は私達の発見科学チームとより密接に働くように建設計画を拡大したいです」とmuehleisenは言いました。建築設計に使用される材料の基本的な物理学および化学をよりよく理解する必要があります。適応性/ダイナミクス、より良い性能、より低い製造コスト、そしてより少ない環境への影響を達成するために、私たちはルーチンを破る必要があります。次世代の素材。」
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