3Dプリントされたプロトタイプのスマートウィンドウは、太陽の下で車を涼しく保ちます

構造設計＋3Dプリントにより、魔法のような機能を持つ製品を多数製造できます。

一日中太陽の光が当たる場所に車を駐車すると、運よく日陰のある駐車スペースが見つからない限り、すぐに強い息苦しさに襲われます。デラウェア大学の研究者らは、太陽光を吸収から反射に切り替える液体を加えることで、太陽光の下でも車内を涼しく保つことができる窓の試作品を開発した。

可変透過率プロトタイプの概略図<br /> 外部加圧を使用してガラスを不透明から透明に切り替えることは可能ですが、1平方フィートあたり100ドルでは高価すぎます。しかし、研究者たちはスマートテクノロジーと3Dプリントを組み合わせることで、フィルムで覆われた3Dプリントプラスチックパネルから作られた、安価で製造しやすいスマートガラスのプロトタイプを開発した。このパネルは光学構造を採用しており、光を屈折させて、来た道と同じ方向に返すことができます。プラスチックの光学特性と一致する液体サリチル酸メチルを充填すると、構造物は透明になりました。

「多くのプラスチック部品を同じ方法で製造でき、複雑な光電子工学を必要としないため、スマートガラスのコストは現在の10分の1になると予想している」とデラウェア大学のキース・W・グーセン氏は述べた。

研究者らは、Stratasys Objet30 Pro 3D プリンターを使用してプラスチックパネルを作成し、Stratasys の透明な 3D プリント可能なフォトポリマー VeroClear を使用して、変形可能なスマートガラスプロトタイプの円形反射構造を完成させました。さらに、研究者らは、印刷が完了した後もプラスチックの透明性が維持され、正確な角が表示されるように、テストパネルの後処理手順を開発しました。構造が再帰反射性を持つためには、両方の特性が必要です。

繰り返し構造は光学テストでテストされ、光の吸収や表面粗さなどの材料の潜在的な特性が予期しない問題を引き起こす可能性があるかどうかを判断します。幸いなことに、研究者たちは再帰反射構造が適切に機能しているかどうかを判断するためのテストを実行することができました。さらに、彼らは、スマートウィンドウのプロトタイプが何千回ものサイクルに耐え、劣化の兆候なしに何度も切り替えられることを実証しました。しかし、構造物にいくらかの液体が残っていることも判明しており、現在、液体を完全に排出するためのコーティングを開発している。

どうやら、研究者たちの新しいスマートガラスの最も興味深い用途の 1 つは、太陽の下に駐車すると自動的に反射状態に切り替わる自動車のフロントガラスであるようだ。「市販の調光ガラスは、暗い状態でもフロントガラスが太陽光を吸収して熱くなるため、使用できません」とグーセン氏は言う。「当社のガラスは不透明状態でも再帰反射性があるため、ほぼすべての光が反射され、車内が熱くなってしまいます。」

反射ガラスは、光を道路ではなく太陽に直接反射させることで、高層ビルが都市に及ぼす温暖化の影響を軽減するためにも使用できます。安価なプラスチックの再帰反射パネルを使用して、切り替え可能な屋根を作成し、年間を通じて日光が豊富な地域の住宅の冷暖房コストを削減することもできます。しかし、プロトタイプのスマートウィンドウに使用されている液体メチルサリチル酸は 16°F 以下の温度で凍結する可能性があるため、不凍液を開発する必要があります。

チームの研究論文は「The Optical Society」誌に掲載された。

出典: 天宮社

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