| cyqdesign | 2017-12-14 17:06 |
可切换不透明度的新型玻璃[attachment=80820] 研究人员创建了一种新型的具有草形蚀刻结构的玻璃。上面的图像显示了文本原本可以通过普通平板玻璃看得清，但是通过蚀刻纳米结构的玻璃散射光线，玻璃就显得不透明了。这种玻璃有助于提高太阳能电池和发光二极管的性能。来源：匹兹堡大学 宾夕法尼亚匹兹堡大学的研究人员利用纳米草状结构制造了一种玻璃，这种结构能透过大量的光线，但是看起来是显得朦胧的。这是玻璃首次同时具有如此高的雾度和透光率的特性，这种性能的组合有助于提高太阳能电池和LED的性能。 玻璃还有另一个显著的特点：它可以通过使用水从朦胧变为清澈。这将有助于创建智能窗口，改变混浊或不透明的特性，以控制房间的私密性或遮挡阳光的眩光。 “今天可用的可转换玻璃是相当昂贵的，因为它使用透明导电层在整个玻璃上施加电压，”匹兹堡大学斯旺森工程学院的Paul W. Leu说，他是研究团队的领导者。“我们的玻璃可能会更便宜，因为它的不透明性可以在几秒钟内通过简单地应用或去除液体来改变。” 在Optica杂志——美国光学学会的高影响力的研究杂志上，研究人员描述了他们的微型草结构的新型玻璃，达到创纪录的95%透光率的同时，同样具有很大的模糊特性。研究人员尝试用玻璃蚀刻草结构从0.8到8.5微米的高度，“叶片”约为几百纳米的直径。 发现这种新特性还是源于一个机缘巧合。“我当时正在整理草坪，我发现玻璃与水的清洁，使玻璃变得清晰，”项目负责人说，他是研究生Sajad Haghanifar。“虽然这一发现是偶然的，但可以很容易地解释出来。水是极为亲水性纳米结构之间，使草像一个平坦的基板玻璃。因为水与玻璃的折射率非常相似，所以光线直接穿过玻璃。当水被去除时，光线撞击散射的纳米结构，使玻璃显得朦胧。” 用草结构来提高太阳能电池 Leu的小组开发了这种新的玻璃，以提高太阳能电池的能力，捕捉光，并把它变成电能。纳米结构图案可以防止光反射到太阳电池表面。这些结构还散射进入玻璃的光线，帮助更多的光线到达太阳能电池中的半导体材料，并将其转化为电能。 [attachment=80819] 新型的草结构蚀刻玻璃，可以在水的作用下从朦胧到清晰。如图所示，从玻璃中除去水使它看起来又模糊了。这种可切换的玻璃可以提供一种简单而廉价的方法，使智能窗口在透明和不透明之间变化。来源：匹兹堡大学 新玻璃采用了独特的纳米结构，看起来很像草。因为这些结构比以前使用的纳米结构要高，所以它们增加了散射光的可能性。尽管纳米结构的玻璃看起来不透明，但测试表明大部分散射光通过玻璃。 具有高度朦胧特性的玻璃，透光率高，这一事实也能使发光二极管用于太阳能电池，这种LED的工作方式与太阳能电池基本相反，它利用进入半导体的电能产生光，然后从设备中发出光。新的玻璃可能会增加从半导体到周围环境的光的数量。 寻找合适的“草”高度 研究人员发现，短距离的草结构提高了玻璃的抗反射特性而长距离的草增加了模糊特性。利用4.5微米高度草玻璃显示让550纳米波长的光（黄色的光，一部分阳光）具有一个很好的平衡95.6%透光率和96.2%的模糊特性。 虽然需要更多的工作来估算制造这种新玻璃的确切成本，研究人员预测他们的这种新型玻璃将便宜，因为它很容易制造。纳米结构被蚀刻到玻璃中，被称为反应离子刻蚀，这是一种可扩展和简单的方法，通常用于制作印刷电路板。 把玻璃变成智能窗户，从朦胧到清晰进行转换，它需要放置一块传统的玻璃在玻璃草。泵可以用来将液体流到两个玻璃杯之间的空间，风扇或泵可以用来去除水。研究人员还表明，除了水，使用丙酮和甲苯也可以把玻璃从朦胧变为清澈。 “我们现在在新草的玻璃进行耐久性试验是评价其自洁性能，”Haghanifar说。“自清洁玻璃是非常有用的，因为它不需要机器人或手动去除灰尘和碎片，这将降低太阳能电池板的效率，无论是在你的房子或火星漫游车。"  原文来源：https://phys.org/news/2017-12-glass-switchable-opacity-solar-cells.html（实验帮译）
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