Någon gång kommer vi inte att behöva gardiner eller persienner för våra fönster, och vi kommer att kunna blockera ljus – eller släppa in det – med bara en knapptryckning. Det är åtminstone vad Keith Goossen, docent i el- och datorteknik vid University of Delaware, hoppas.

Goossen och Daniel Wolfe, som tog doktorsexamen från UD förra året, utvecklade paneler som kan växla mellan att släppa in ljus och blockera det. Denna "smarta glas"-teknik kan användas i miljövänliga fönster, vindrutor, takrutor och byggnadskuvert, absorberar ljus och värme på vintern och reflekterar bort det på sommaren.

Även om Goossen inte är den första vetenskapsmannen som tillverkar smart glas, hans lags uppfinning är ungefär en tiondel av priset för andra versioner. Det är också mer transparent i sitt transparenta tillstånd och mer reflekterande i sitt reflekterande tillstånd än konkurrenter, han sa.

Goossen delade med sig av sin senaste smarta glasprototyp i måndags, 5 mars i ett huvudtal vid SPIE Smart Materials and Nodestructive Evaluation for Energy Systems IV-konferensen i Denver.

Enkel idé, tydliga resultat

Principerna bakom denna smarta glasteknik är förvånansvärt enkla. Det börjar med två plastskivor åtskilda av ett tunt hålrum. Plasten innehåller små kubformade strukturer som gör materialet retroreflekterande, vilket betyder att det studsar tillbaka ljuset till sin källa, som en cykelreflex gör.

Sedan fylls kammaren med en vätska som kallas metylsalicylat - ett billigt vintergrönt extrakt som råkar vara den aktiva ingrediensen i vissa receptfria smärtlindrande krämer. Denna vätska har optiska egenskaper, eller interaktion med synligt ljus, som matchar den retroreflekterande plastens optiska egenskaper. När de kombineras, ljuset kan passera igenom, och systemet blir transparent. Detta kallas brytningsindexmatchning.

Goossens smarta glassystem kan växla från transparent till reflekterande tusen gånger utan att förnedra, som framgår av en tidning som publicerades i slutet av förra året i tidskriften Optik Express .

På veckans konferens, Goossen avslöjade en ny, förbättrad design.

Istället för att använda kuber, detta smarta glas förlitar sig på den totala inre reflektionen av endimensionella strukturer som är skiktade vinkelrätt. Den är mycket reflekterande vid upp till 60 graders infallsvinkel, en förbättring jämfört med den tidigare prototypen.

"Det presterade bättre än vi trodde att det skulle baserat på vår teoretiska förståelse, " han sa.

Goossen använder 3D-utskrift för att göra sina prototyper, men denna teknik skulle så småningom kunna tillverkas till en hög volym och låg kostnad med hjälp av formsprutning. Han testar nu sitt system över ett brett temperaturområde för att se hur det fungerar, speciellt när det närmar sig temperaturer som kan få vätskan inuti att frysa, som kommer att vara mellan 3 och 16 grader Fahrenheit, beroende på vilken vätska som eventuellt används. Varje gång Goossen pratar med ett rum fullt av ingenjörer om detta projekt, händerna går upp med många frågor.

"Det finns ett stort intresse för den förmåga detta kan representera, " han sa.

Kommersialisering kan så småningom följa — något Goossen redan är väl insatt i. En författare till 82 utfärdade patent, han grundade ett nystartat företag 2001 som senare förvärvades. Han förmedlar sina kunskaper till studenter som medlärare i högteknologisk entreprenörskap, en kurs för grund- och doktorander som fokuserar på finansiell, Rättslig, vetenskapliga och tekniska problem som tekniska startups står inför.

Goossen uppmuntrar också eleverna att vara nyfikna. Detta forskningsprojekt började med en aning, som kan vara drivkraften för vetenskapliga upptäckter.

"Ibland är det bara en instinkt om vad som kan vara intressant, sa Goossen.