Koreli bir araştırma ekibi, elektriğe ihtiyaç duymadan renkleri nem miktarına göre değiştiren akıllı pencereler için bir teknoloji geliştirdi.
Güneş ışığının yoğunluğuna bağlı olarak renkleri otomatik olarak değiştiren akıllı pencereler, yaz aylarında güneşin görünür ışınlarını engelleyerek enerji faturalarını azaltabildikleri için dikkat çekiyor.
Peki muson mevsimi veya yazın sıcak günlerinde dışarıdaki neme bağlı olarak renklerini değiştiren pencereler?
Ortak araştırma ekibi, Makine ve Kimya Mühendisliği Bölümleri’nden Profesör Junsuk Rho, POSTECH’de Kimya Mühendisliği Bölümü’nden Jaehyuck Jang ve Aizhan Ismukhanova ve KAIST’in Makine Mühendisliği Bölümü’nden Profesör Inkyu Park’tan oluşuyordu.
Birlikte, kitosan bazlı hidrojel kullanılarak oluşturulan bir metal-hidrojel-metal rezonatör yapısı kullanarak değişken bir renk filtresi geliştirdiler. Ayrıca kendi kendine çalışan bir nem sensörü yapmak için güneş hücreleriyle birleştirdiler.
Bu araştırma bulguları, nanobilim ve optik konusunda uzmanlaşmış bir dergi olan Advanced Optical Materials’ın son baskısında bir kapak makalesi olarak yayınlandı.
Işık kullanan sensörler, EKG, hava kalitesi veya mesafeyi ölçmede günlük yaşamımızda zaten yaygın olarak kullanılmaktadır. Temel prensip, ışığın ortamdaki değişiklikleri tespit etmek ve ışığı dijital sinyale dönüştürmek için kullanılmaktır.
Algılama Teknolojisi
Fabri-Pero paraziti *, optik sensörlerde uygulanabilen rezonans olaylarından biridir ve metal-dielektrik metalin çok katmanlı ince filmleri şeklinde oluşturulabilir. İletilen ışığın rezonans dalga boyunun, dielektrik tabakanın kalınlığına ve kırılma indisine göre kontrol edilebileceği bilinmektedir.
(Dielektrik : Yalıtkan, bir elektrik akımı taşıyabilecek serbest elektronları olmayan, bir elektrik alanıyla kutuplanma özelliği taşıyan, elektrik iletkenliği sıfır veya çok zayıf olan cisim veya madde. Özdirençleri çok yüksek olduğundan, elektrik akımlarını ancak güçlükle geçirebilen maddeler için kullanılır. )
Bununla birlikte, mevcut metal-dielektrik-metal rezonatörler, üretildikten sonra iletilen ışığın dalga boylarını kontrol edememekte büyük bir dezavantaja sahipti. Ve bu da değişken sensörlerde kullanılmasını zorlaştırdı.
Araştırma ekibi, kitosan hidrojeli, metal-hidrojel-metal yapıya uyguladığında, ışığın rezonans dalga boyunun ortamın nemine bağlı olarak değiştiğini buldu. Bunun nedeni, kitosan hidrojelinin çevresindeki nem değiştikçe genleşmeyi ve daralmayı tekrarlamasıydı.
Bu mekanizmayı kullanarak ekip, harici neme bağlı olarak dalga boyunu değiştiren metal-hidrojen-metalden yapılmış su değişkenli dalga boyu filtresi ile solar bataryayı birleştirerek bir nem sensörü geliştirdiler.
Tasarım prensibi, filtrenin rezonans dalga boyunu, güneş pillerinin emiliminin hızla değiştiği dalga boyuyla örtüştürmektir.
Bu filtrenin amacı, nem miktarına bağlı olarak güneş pillerinin ışık emme miktarını değiştirmek. Ve sonuçta çevredeki nemi tespit eden elektrik değişikliklerine yol açmak için tasarlanmıştır.
Geleneksel optik nem sensörlerinden farklı olarak, bu yeni geliştirilenler doğal, LED veya iç mekanda olsun ışık türünden bağımsız olarak çalışır. Ayrıca sadece harici güç olmadan da çalışmaz, aynı zamanda filtrenin rengine göre nemi de tahmin edebilir.
Araştırmaya öncülük eden Profesör Junsuk Rho,
“Bu teknoloji, insanların ve elektriğin ulaşamadığı nükleer güç reaktörleri gibi yerlerde kullanılabilen bir algılama teknolojisidir.”
“Etkinleştiren nem sensörleri veya renkleri harici nem seviyesine göre değiştiren akıllı pencereler IoT teknolojisi ile birleştirildiğinde daha da büyük bir sinerji yaratacaktır.”
Kübra DELİ
