Os pesquisadores desenvolveram uma nova tecnologia de filme óptico inteligente fácil de usar que permite que os dispositivos de janela inteligente alternem de forma autônoma entre os estados transparentes e opacos em resposta às condições de luz ao redor.

O filme nanocompósito híbrido 3-D proposto com uma estrutura de rede altamente periódica demonstrou empiricamente sua alta velocidade e desempenho, permitindo que a janela inteligente quantifique e autorregule sua transmitância óptica de alto contraste. Como prova de conceito, um dispositivo de janela inteligente habilitado para aplicativo móvel para aplicativos de Internet das Coisas (IoT) foi realizado usando o filme óptico inteligente proposto com expansão bem-sucedida para a escala de 3 por 3 polegadas. Esta tecnologia de baixo custo e eficiente em termos de energia é uma grande promessa para uso futuro em várias aplicações que requerem modulação de transmissão óptica ativa.

Tecnologias de modulação de transmissão óptica flexível para aplicativos inteligentes, incluindo janelas de proteção de privacidade, edifícios de energia zero, e telas de projeção de feixe têm sido os holofotes nos últimos anos. Tecnologias convencionais que usavam estímulos externos, como eletricidade, aquecer, ou luz para modular a transmissão óptica tinha apenas aplicações limitadas devido às suas velocidades de resposta lentas, troca de cores desnecessária, e baixa durabilidade, estabilidade, E segurança.

O contraste de modulação de transmissão óptica obtido pelo controle das interfaces de dispersão de luz em estruturas de superfície 2-D não periódicas que muitas vezes têm baixa densidade óptica, como rachaduras, rugas, e os pilares também são geralmente baixos. Além disso, uma vez que as interfaces de dispersão de luz são expostas e não estão sujeitas a qualquer passivação, eles podem ser vulneráveis ​​a danos externos e podem perder funções de modulação de transmissão óptica. Além disso, interfaces de espalhamento no plano que existem aleatoriamente na superfície dificultam a modulação de grande área com uniformidade.

Inspirado por essas limitações, uma equipe de pesquisa KAIST liderada pelo Professor Seokwoo Jeon do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais e o Professor Jung-Wuk Hong do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental usou tecnologia de nanopadronização de campo de proximidade (PnP) que efetivamente produz nanoestruturas híbridas 3-D altamente periódicas, e uma técnica de deposição de camada atômica (ALD) que permite o controle preciso da deposição de óxido e a fabricação de dispositivos semicondutores de alta qualidade.

A equipe então produziu com sucesso um filme óptico inteligente em grande escala com um tamanho de 3 por 3 polegadas no qual nanoconchas de alumina ultrafinas são inseridas entre os elastômeros em uma nanonetwork 3-D periódica.

Este filme nanocompósito híbrido 3-D "mecanicamente responsivo" com uma estrutura de rede altamente periódica é o maior filme de modulação de transmissão óptica inteligente que existe. O filme demonstrou ter modulação de transmissão óptica de última geração de até 74% em comprimentos de onda visíveis de 90% da transmissão inicial a 16% no estado de espalhamento sob tensão. Sua durabilidade e estabilidade foram comprovadas por mais de 10, 000 testes de deformação mecânica severa, incluindo alongamento, liberando, dobrando, e sendo colocado sob altas temperaturas de até 70 ° C. Quando este filme foi usado, a transmitância do dispositivo de janela inteligente foi ajustada prontamente e automaticamente dentro de um segundo em resposta às condições de luz ao redor.

Por meio desses experimentos, a física subjacente aos fenômenos de espalhamento óptico que ocorrem nas interfaces heterogêneas foram identificados. Suas descobertas foram relatadas na edição online de Ciência Avançada em 26 de abril. O grupo do professor Jong-Hwa Shin do KAIST e o professor Young-Seok Shim da Universidade Silla também colaboraram neste projeto.

Donghwi Cho, um Ph.D. candidato em ciência de materiais e engenharia na KAIST e co-autor principal do estudo, disse, "Nossa tecnologia de filme óptico inteligente pode controlar melhor a transmitância óptica de alto contraste por princípios de operação relativamente simples e com baixo consumo de energia e custos."

"Quando esta tecnologia é aplicada simplesmente anexando o filme a uma superfície de vidro de janela inteligente convencional sem substituir o sistema de janela existente, troca rápida e tingimento uniforme são possíveis ao mesmo tempo em que garantem durabilidade, estabilidade, E segurança. Além disso, sua ampla gama de aplicações para dispositivos extensíveis ou roláveis, como monitores de parede para uma tela de projeção de feixe, também atenderá às necessidades estéticas, " ele adicionou.