Dirisha janja la fotokromiki ya infraredi (Infrared Photochromic Smart Window, IPSCW) ni mfumo wa mipako ya dirisha unaodhibiti utoaji wa mionzi ya infraredi kwa kubadilisha hali ya vibeba chaji vya macho chini ya mwanga wa urujuanimno badala ya kuwashwa na kuzimwa kwa kutumia nishati ya umeme ya nje. Katika utafiti huu, IPSCW iliandaliwa kwa kutengeneza filamu yenye unene wa takribani 1,4 μm ya nanokristali za oksidi ya zinki iliyodopiwa alumini (Al-doped ZnO, AZO) juu ya kioo cha kibiashara kilichopakwa oksidi ya indiamu-bati (ITO). Kifaa kilihifadhi upitishaji wa takribani %86,5 katika eneo linaloonekana huku kikiongeza emissivity katika dirisha la anga la infraredi la 8–13 μm kutoka 0,29 bila UV hadi 0,81 chini ya UV; hivyo kikatoa moduli ya emissivity ya 0,52 na tofauti ya nguvu ya mionzi ya 74,4 W m⁻² iliyokokotolewa katika chanzo. Utaratibu mkuu wa mfumo ni kwamba UV hutengeneza photocharge katika nanokristali za AZO, na hivyo kuongeza msongamano wa vibeba chaji huru na ufyonzaji wa localized surface plasmon resonance (LSPR). UV inapoondolewa, oxidative discharge inayopatanishwa na oksijeni hupunguza msongamano wa vibeba chaji na mfumo hurudi katika hali ya emissivity ya chini. Matokeo yanaonyesha mkabala thabiti wa nyenzo-kifaa kwa kioo cha jengo kinachobadilika kulingana na mazingira; hata hivyo, utafiti haukupima moja kwa moja matumizi ya nishati ya jengo la ukubwa kamili, uimara wa muda mrefu katika mazingira ya nje, au uokoaji wa nishati ya HVAC wa mwaka mzima.

Tabaka mbili za IPSCW zina majukumu tofauti. Tabaka la nanokristali za AZO hufanya kazi kama kifyonzaji cha infraredi kinachoweza kurekebishwa na kinachoitikia UV, huku tabaka la kibiashara la ITO lililo chini likifanya kazi kama msingi wa kuakisi infraredi. Kwa hivyo, muundo mmoja wa dirisha lenye uwazi unaweza kuingia katika hali ya emissivity kubwa ya infraredi wakati wa mchana chini ya UV, na katika hali ya emissivity ndogo ya infraredi wakati UV haipo.

Mantiki ya matumizi katika jengo iliyopendekezwa katika chanzo ni kwamba emissivity kubwa wakati wa mchana huruhusu mionzi zaidi ya joto kutolewa kwenda nje, huku emissivity ndogo usiku ikipunguza upotevu wa joto kwa mionzi. Kwa kuwa kazi hii hupatikana huku upitishaji wa mwanga unaoonekana ukihifadhiwa kwa kiasi kikubwa, tatizo kuu la utafiti si tu “kuzuia joto” bali kutenganisha, kwa kiwango kinachowezekana, upitishaji wa mwanga unaoonekana na tabia ya infraredi ya joto.

Tatizo ambalo utafiti unajaribu kutatua

Madirisha katika ganda la nje la jengo lazima yatimize majukumu mawili yanayokinzana kwa wakati mmoja. Yanapaswa kupitisha mwanga unaoonekana ili nafasi ya ndani ifaidike na mwanga wa mchana; hata hivyo, tabia ileile si bora kila wakati kwa mionzi ya infraredi ya joto. Katika hali ya joto, inaweza kuwa na manufaa kwa uso kutoa joto kwenda nje kwa emissivity kubwa ya infraredi, wakati katika hali ambapo upotevu wa joto hautakiwi, emissivity ndogo inaweza kupendelewa.

Mipako ya kawaida yenye emissivity ndogo mara nyingi hutoa sifa ya joto isiyobadilika. Mifumo ya electrochromic inaweza kurekebishwa, lakini inaweza kuhitaji mzunguko wa umeme wa kuendesha mabadiliko. Lengo la utafiti ni kuunda usanifu rahisi zaidi wa dirisha unaoweza kubadilisha emissivity ya infraredi bila kuhitaji chanzo cha nguvu cha nje, kwa kutumia mwanga wa UV ambao tayari upo katika mazingira kama kichocheo.

Dirisha janja la fotokromiki ya infraredi hufanyaje kazi?

IPSCW hudhibiti ufyonzaji wa infraredi unaotegemea LSPR kwa kubadilisha msongamano wa vibeba chaji huru katika nanokristali za AZO chini ya mwanga wa UV; photocharge ya UV huongeza msongamano wa vibeba chaji na ufyonzaji wa infraredi na hivyo kuunda hali ya emissivity kubwa, wakati UV inapoondoka oxidative discharge inayopatanishwa na oksijeni hutumia vibeba chaji, hudhoofisha athari ya LSPR, na kuruhusu tabia ya kuakisi infraredi ya tabaka la ITO kutawala tena.

Kwa nini AZO ni tabaka hai?

Oksidi ya zinki ni semiconductor inayoweza kufikia misongamano mikubwa ya vibeba chaji huru kupitia doping inayofaa. Katika utafiti huu, AZO iliyotengenezwa kwa kudopi nanokristali za ZnO kwa alumini inaonyesha tabia ya localized surface plasmon resonance katika eneo la infraredi ambayo ni nyeti kwa msongamano wa vibeba chaji. Kwa hiyo, kazi ya tabaka la AZO si tu “kubadilisha rangi”; ni kubadilisha hali ya chaji ya kielektroni inayochochewa na UV kuwa ufyonzaji wa macho katika infraredi.

LSPR ni tabia ya resonance inayotokana na mwingiliano wa pamoja wa vibeba chaji huru katika nanostructure na uga wa sumakuumeme. Jambo muhimu katika utafiti huu ni kwamba LSPR ni nyeti kwa msongamano wa vibeba chaji. Wakati idadi ya elektroni katika conduction band inapoongezeka kwa photocharge ya UV, ufyonzaji wa LSPR huimarika na ufyonzaji wenye nguvu zaidi hutokea katika eneo la infraredi ya joto. Katika usawa wa joto, kwa mujibu wa uhusiano wa Kirchhoff, ufyonzaji mkubwa huhusishwa na emissivity kubwa katika bendi ileile ya spektra.

Kazi ya tabaka la ITO ni nini?

Oksidi ya indiamu-bati (ITO) si tu substrate yenye uwazi katika mfumo. Katika usanifu wa chanzo, mipako ya kibiashara ya ITO huruhusu mwanga unaoonekana kupita huku ikifanya kazi kama msingi wa kuakisi katika eneo la infraredi. Wakati tabaka la AZO liko katika hali ya ufyonzaji mdogo, uakisi wa infraredi wa ITO hutawala na mfumo huingia katika hali ya emissivity ndogo.

Mgawanyo huu wa majukumu ndio msingi wa usanifu wa IPSCW: tabaka la juu la AZO hufanya kazi kama kipengele cha macho kinachobadilika, huku tabaka la chini la ITO likifanya kazi kama reflektor ya infraredi iliyo thabiti kwa kiasi. Kwa hivyo emissivity ya infraredi ya mfumo inaweza kurekebishwa kupitia hali ya kielektroni ya AZO pekee bila kubadilisha muundo mzima wa kioo.

Kwa nini LSPR ni utaratibu muhimu katika utafiti huu?

Localized surface plasmon resonance ndiyo utaratibu mkuu wa kifizikia unaounganisha mabadiliko yanayosababishwa na UV katika msongamano wa vibeba chaji wa nanokristali za AZO na ufyonzaji wa infraredi, na hivyo na mabadiliko ya emissivity ya infraredi; bila uhusiano huu, haiwezekani kueleza kwa nini photocharge inaweza kubadilisha kwa nguvu tabia ya joto ya dirisha katika 8–13 μm.

Hatua ya photocharge

Mwanga wa UV unapofikia nanokristali za AZO, elektroni katika valence band huchochewa kwenda katika hali za kielektroni zenye nishati ya juu zaidi. Katika mchoro wa utaratibu wa chanzo, mchakato huu unaonyeshwa kwa kuongezeka kwa msongamano wa vibeba chaji katika conduction band. Kuongezeka kwa msongamano wa vibeba chaji huimarisha ufyonzaji wa LSPR na emissivity ya infraredi ya kifaa huongezeka.

Hatua ya oxidative discharge

UV inapoondolewa, hali ya msongamano mkubwa wa vibeba chaji si ya kudumu. Utafiti hutumia utaratibu wa oxidative discharge ambapo oksijeni ya mazingira hutumia vibeba chaji vilivyotengenezwa kwa mwanga. Kadiri msongamano wa vibeba chaji unavyopungua, ufyonzaji wa LSPR hudhoofika; jukumu la AZO kama kifyonzaji cha infraredi hupungua na athari ya kuakisi ya ITO iliyo chini huwa dhahiri zaidi. Kwa hivyo hali ya emissivity ndogo hurudishwa.

Mantiki ya joto ya mchana na usiku

Chanzo huhusisha hali ya mchana yenye UV na hali ya emissivity kubwa. Emissivity kubwa ni hali inayosaidia dirisha kutoa mionzi ya infraredi ya joto kwenda nje kwa ufanisi zaidi, na waandishi huihusisha na hali ya upoaji wa radiative wakati wa mchana.

Katika hali ya usiku bila UV, mfumo hurudi katika emissivity ndogo. Emissivity ndogo hupunguza mwelekeo wa uso kupoteza nishati kupitia mionzi ya joto; chanzo hutafsiri hili kama hali ya insulation ya joto wakati wa usiku. Maelezo haya si matokeo ya uigaji wa nishati ya jengo, bali ni tafsiri ya matumizi ya kifizikia ya sifa za emissivity ya spektra zilizopimwa kwa ganda la jengo.

Kwa nini kuhifadhi upitishaji wa mwanga unaoonekana ni muhimu?

Ikiwa dirisha janja litaboresha utendaji wa joto huku likizuia sana mwanga unaoonekana, linaweza kupoteza kazi yake ya kuingiza mwanga wa mchana. Katika utafiti huu, upitishaji unaoonekana ulisalia juu ya %86 kabla na baada ya UV; katika sehemu ya muhtasari thamani ya %86,5 imeripotiwa kwa kifaa. Kwa hivyo mafanikio ya msingi si moduli ya infraredi pekee, bali pia kuhifadhi upitishaji mkubwa wa mwanga unaoonekana wakati wa mabadiliko makubwa ya infraredi.

Kwa nini dirisha la anga la 8–13 μm ni la msingi?

Kipimo cha utendaji wa infraredi katika utafiti huu kinalenga hasa safu ya urefu wa mawimbi ya 8–13 μm. Bendi hii hutumiwa kama eneo la dirisha la anga ambako angahewa ya Dunia ni pitivu kwa kiasi kwa mionzi ya infraredi ya joto, na ina umuhimu mkuu katika tafiti za upoaji wa radiative usiotumia nguvu. Emissivity ya IPSCW inayobadilika kati ya 0,29 na 0,81 pia imeripotiwa kwa bendi hii.

Ujumbe wa kisayansi wa vielelezo vya chanzo

Kielelezo 1 kinaunganisha michakato miwili tofauti: usanisi wa nanokristali za AZO na kutengeneza filamu kutoka kwa dispersion iliyopatikana juu ya kioo cha ITO kwa spin-coating. Ujumbe wa kisayansi ni kwamba kifaa kinaweza kutengenezwa kwa mlolongo wa usanisi wa nanokristali + kupaka kwa suluhisho + annealing badala ya lithography tata ya tabaka nyingi.

Kielelezo 2 ni uthibitisho wa kifizikia wa usanifu wa kifaa. Katika picha za TEM, nanokristali za AZO zinaonekana kama chembe zenye umbo la piramidi na kingo kali. Mgawanyo wa ukubwa ni 27,1 ± 6,0 nm. Picha ya sehemu ya msalaba inaonyesha kwa uwazi tabaka la AZO lenye unene wa takribani 1,4 μm juu ya kioo cha ITO. Mofolojia ya uso inaonyesha kwamba tabaka la nanokristali hutengeneza mipako endelevu.

Kielelezo 3 kina ushahidi mkuu wa kiutendaji wa utafiti. Wakati spektra ya upitishaji wa mwanga unaoonekana inadumishwa kwa kiasi kikubwa chini ya UV, mkunjo wa emissivity ya infraredi hubadilika kwa wazi. Paneli ya tatu ya kielelezo hicho huunganisha tabia iliyopimwa na utaratibu wa photocharge na oxidative discharge.

Kielelezo 4 kinaunganisha mwitikio wa thermografia uliorekodiwa chini ya UV na tafsiri ya matumizi ya jengo ya mchana/usiku katika utafiti. Joto linaloonekana lililoripotiwa na kamera ya joto hufikia karibu 42,5 °C na kukaribia saturation katika takribani sekunde 40. Ni muhimu kutambua hasa kwamba hili si sawa moja kwa moja na joto halisi la thermodynamic la uso; kipimo cha kamera ya joto kilifanywa katika chanzo kwa mpangilio wa emissivity = 0.95 na emissivity halisi ya kifaa hubadilika wakati wa jaribio.

Kile ambacho utafiti unaunga mkono na usichounga mkono moja kwa moja

Utafiti unaunga mkono: Kifaa cha tabaka mbili cha AZO/ITO kinaonyesha, katika tabia za maabara, mabadiliko makubwa ya emissivity ya infraredi yanayotegemea UV pamoja na upitishaji mkubwa wa mwanga unaoonekana. Tofauti iliyopimwa ya emissivity ya 8–13 μm ni 0,52. Utaratibu wa photocharge na oxidative discharge umeelezwa kwa namna inayoendana na tabia ya macho. Mfumo huchochewa na UV bila ubadilishaji wa umeme wa nje.

Utafiti hauungi mkono moja kwa moja: Utafiti hauonyeshi asilimia kamili ambayo matumizi ya nishati ya mwaka ya jengo fulani yangepungua; kiasi ambacho mzigo wa kiyoyozi ungepungua; kama mipako ingedumu kwa miaka dhidi ya mvua, unyevu, uchafuzi, mikwaruzo au mizunguko ya joto; kama utendaji uleule ungehifadhiwa kwa uhakika katika vioo vya kibiashara vya mita za mraba; au kama gharama ya uzalishaji ingekuwa chini ya kizingiti fulani cha kibiashara.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

1. Utayarishaji wa nanokristali za AZO

Nanokristali za AZO ziliandaliwa kwa mbinu iliyorekebishwa ya usanisi wa non-injection. Joto la usanisi lilikuwa 250 °C na kiwango cha kawaida cha doping ya alumini kilitolewa kama %20 mol. Nanokristali zilizopatikana zilisambazwa katika octane kwa mkusanyiko wa takribani 100 mg mL⁻¹ kwa ajili ya kutengeneza filamu.

2. Uundaji wa mipako ya IPSCW

Hatua za spin-coating hazikufanywa mara moja tu; chanzo kinaeleza kwamba mchakato ulirudiwa hadi unene wa filamu wa takribani 1,43 μm ulipopatikana. Maelezo haya ni muhimu kwa sababu tabia ya macho ya infraredi iliyopatikana haitegemei kemia ya nyenzo pekee, bali pia unene wa filamu hai.

3. Uainishaji wa mofolojia

Uso wa filamu ya AZO ulichunguzwa kwa FE-SEM. Kifaa kilichotumika kilikuwa TESCAN MIRA, na voltage ya boriti ya elektroni ilikuwa 20 kV. Sampuli za sehemu ya msalaba ziliandaliwa kwa FIB kwa kutumia FEI STRATA 400S; transmission electron microscopy ilifanywa kwa FEI Talos F200s.

Matokeo ya TEM yaliripoti kwamba nanokristali za AZO zina mofolojia ya piramidi yenye kingo kali na mgawanyo wa ukubwa wa 27,1 ± 6,0 nm. Micrograph ya sehemu ya msalaba inathibitisha mpangilio wa tabaka wa takribani 1,4 μm AZO / ITO / kioo.

4. Vipimo vya macho katika eneo linaloonekana na karibu na infraredi

Spektra za upitishaji za UV-Vis-NIR zilirekodiwa kwa spectrophotometer ya Agilent Cary 5000 na integrating sphere. Chanzo kinatoa nguvu ya UV ya 5 mW cm⁻² kwa majaribio ambayo hayajatajwa vinginevyo.

Katika vipimo, upitishaji wa mwanga unaoonekana ulisalia juu ya %86 kabla na baada ya matumizi ya UV. Thamani bainifu katika sehemu ya muhtasari ni %86,5. Kwa hiyo, wakati sifa ya macho ya infraredi inabadilishwa kwa UV, uwazi wa dirisha katika eneo linaloonekana huhifadhiwa kwa kiasi kikubwa.

5. Kipimo cha emissivity ya infraredi

Emissivity ya infraredi ilipimwa kwa spectrometer ya Bruker Vertex 70 FTIR na A562 mid-infrared integrating sphere.

Nguvu ya mionzi ya infraredi ilikokotolewaje?

Utafiti unakokotoa nguvu ya mionzi ya infraredi katika safu fulani ya urefu wa mawimbi kwa kuzidisha emissivity ya wastani/ifaayo ya bendi hiyo kwa integrali ya mionzi ya spektra ya blackbody katika joto lilelile kwa urefu wa mawimbi; moduli ya mionzi kati ya hali ya emissivity kubwa na ndogo hufafanuliwa kama tofauti kati ya nguvu hizo mbili.

Mlinganyo wa kwanza uliotolewa katika chanzo:

\[ P(\lambda_1,\lambda_2) = \varepsilon(\lambda_1,\lambda_2) \int_{\lambda_1}^{\lambda_2} I_{BB}(T,\lambda)\,d\lambda \tag{1} \]

Mlinganyo huu unakokotoa nguvu ya mionzi ya infraredi kati ya \(\lambda_1\) na \(\lambda_2\). \(P(\lambda_1,\lambda_2)\) ni neno la nguvu inayotolewa kwa safu husika ya spektra; \(\varepsilon(\lambda_1,\lambda_2)\) ni emissivity ya safu hiyo; na \(I_{BB}(T,\lambda)\) inaonyesha neno la mionzi ya spektra ya blackbody katika joto \(T\).

Kihisabati, integrali hukusanya mchango wa jumla wa spektra ambao blackbody bora inaweza kutoa katika bendi iliyochaguliwa ya urefu wa mawimbi. Mgawo wa emissivity hupima mpaka huu bora kulingana na uwezo wa nyenzo halisi kutoa mionzi. Kwa hiyo, katika joto lilelile, \(\varepsilon\) inapoongezeka, nguvu ya mionzi ya joto iliyokokotolewa pia huongezeka.

Tofauti kati ya hali ya emissivity kubwa na ndogo imetolewa katika chanzo kwa mlinganyo wa pili:

\[ \Delta P(\lambda_1,\lambda_2) = P_h(\lambda_1,\lambda_2) - P_l(\lambda_1,\lambda_2) \tag{2} \]

\(P_h\) ni nguvu ya mionzi ya infraredi katika hali ya emissivity kubwa, huku \(P_l\) ikiwa nguvu katika hali ya emissivity ndogo. Tofauti hii inaonyesha kiasi cha moduli ambacho dirisha janja linaweza kutoa si kwa mgawo wa emissivity pekee, bali pia kwa nguvu ya mionzi ya joto. Tofauti iliyoripotiwa katika chanzo ni 74,4 W m⁻².

6. Nguvu ya UV na uwezo wa mazingira ya nje

Chanzo kinaripoti kwamba mwitikio wa foto-infraredi unaweza kuchochewa hata katika nguvu ndogo ya UV. Katika sehemu ya matokeo, thamani inayotolewa kama kizingiti ni 1 mW m⁻², huku thamani ya kulinganisha kwa nguvu ya asili ya UV ya jua ikiandikwa kama >4,7 mW m⁻².

Katika hatua hii, matumizi ya vitengo katika chanzo lazima yahifadhiwe kwa uangalifu: katika mbinu ya uainishaji, nguvu chaguo-msingi ya UV imetolewa kama 5 mW cm⁻², wakati katika sentensi ya kulinganisha mazingira ya nje imetumika mW m⁻². Verianla haibadilishi vitengo hivi kimya kimya kwa kuvigeuza kuwa sawa au kwa kuchukulia kimoja kuwa kosa la uandishi la kingine. Njia mbili tofauti za kuripoti katika chanzo lazima zihifadhiwe kama dokezo la kisayansi bila kubadilishwa.

7. Jaribio la thermografia

Thermogramu za infraredi ya mawimbi marefu zilirekodiwa katika bendi ya 7,5–14 μm kwa kamera ya joto ya FLIR T1050sc. Sampuli ziliwekwa kwenye bamba la kupasha joto katika 40 °C. Mpangilio wa emissivity wa kamera uliwekwa katika 0,95 na data zilichambuliwa kwa FLIR Tools v5.6.

Joto linaloonekana/apparent lililorekodiwa wakati wa uchochezi wa UV liliripotiwa kufikia takribani 42,5 °C na kukaribia saturation ndani ya takribani sekunde 40.

Ni muhimu kutafsiri kwa usahihi matokeo haya ya thermografia. Kigezo kikuu cha kifizikia cha kifaa ni emissivity, na kamera ya joto pia hutumia dhana ya emissivity inapobadilisha mionzi ya infraredi kuwa joto. Ingawa chanzo kiliweka mpangilio wa kamera katika 0,95, emissivity halisi ya sampuli hubadilika kwa UV. Kwa hiyo, thamani ya 42,5 °C haipaswi kutafsiriwa kama joto halisi la uso lililothibitishwa kwa thermometer huru ya mguso, bali lazima itathminiwe katika muktadha wa apparent temperature kama ilivyoelezwa wazi katika chanzo.

8. Ulinganisho wa kifizikia wa hali ya emissivity kubwa na ndogo

9. Uhusiano wa mofolojia ya nanokristali na kifaa

Picha za TEM katika chanzo zinaonyesha nanokristali za takribani 27 nm. Matokeo haya ya microstructure hayathibitishi uokoaji wa nishati peke yake; jukumu lake la kisayansi ni kuonyesha kwamba awamu inayolengwa ya nanokristali za AZO imeundwa kwa kweli na kwamba filamu hai imeundwa na chembe za nanoscale.

Micrograph ya sehemu ya msalaba ina jukumu la moja kwa moja zaidi kwa usanifu wa kifaa. Picha inathibitisha kwamba filamu hai ya AZO na tabaka la ITO ni tabaka tofauti kimwili. Hivyo, usanifu uliopendekezwa katika utaratibu wa macho wa “kifyonzaji cha juu kinachoweza kurekebishwa + reflektor ya infraredi iliyo chini” unaungwa mkono na muundo wa sehemu ya msalaba wa sampuli halisi.

10. Kwa nini mfumo unaweza kubadilishwa bila nguvu ya umeme ya nje?

Katika mifumo ya electrochromic, hali ya kielektroni mara nyingi hubadilishwa kwa kutumia voltage ya nje. Katika mkabala huu wa fotokromiki, kichocheo cha nishati ya kubadilisha hali ni fotoni za UV. Kwa hiyo, utafiti unatoa utaratibu wa kubadilisha hali ya macho ambao hauhitaji dereva wa umeme wa nje wakati wa uendeshaji hai.

Kauli “haihitaji nguvu” haimaanishi kwamba uzalishaji wa kifaa au mzunguko wake wote wa maisha hauhitaji nishati. Kauli hiyo inaeleza tu kwamba hali ya macho haihitaji kuendeshwa kwa amri ya umeme wakati wa matumizi ya kawaida ya kila siku.

11. Kusoma pamoja matokeo makuu ya namba

12. Nguvu za utafiti

Nguvu ya kwanza ni urahisi wa kifizikia wa usanifu. Mfumo umeundwa na kioo cha kibiashara cha ITO na filamu ya nanokristali za AZO inayoweza kuchakatwa kutoka kwenye suluhisho; usanifu tata wa micro/nanofabrication wa tabaka nyingi haukutumika.

Nguvu ya pili ni kutenganisha tabia ya mwanga unaoonekana na infraredi ya joto katika kifaa kimoja. Wakati upitishaji unaoonekana unasalia juu, mabadiliko makubwa ya 0,52 katika emissivity ya infraredi ya joto yameripotiwa.

Nguvu ya tatu ni kuanzishwa kwa uhusiano kati ya uainishaji wa nyenzo na utaratibu wa macho. TEM/SEM huthibitisha muundo wa filamu ya nanokristali ya kifaa, UV-Vis-NIR huthibitisha upitishaji unaoonekana, FTIR huthibitisha mabadiliko ya emissivity, na thermografia huthibitisha mwitikio wa muda kutoka viwango tofauti vya majaribio.

Nguvu ya nne ni kwamba utaratibu wa kubadilisha hali hauhitaji usambazaji wa umeme wa nje. Ingizo la UV kutoka mazingira hutumiwa moja kwa moja kama kichocheo cha kifizikia.

13. Vikwazo vikuu

Chanzo ni preprint fupi ya kurasa nane na bado hakijapitia peer review. Kwa hiyo, ingawa matokeo ni ya kuvutia kisayansi, hayapo katika hatua ya uthibitishaji ya makala iliyochapishwa na kupitiwa na wataalamu wenza.

Utafiti ulifanywa kwa sampuli ndogo ya maabara. Ukubwa wa kioo cha ITO kilichotumika ni 25 mm × 25 mm × 1,1 mm. Uzalishaji wa kioo cha usanifu wa kiwango cha mita, usawa wa mipako, kuziba kingo na usawa wa macho kwenye nyuso kubwa haviwezi kuhitimishwa moja kwa moja kutoka jaribio hili.

Chanzo hakiripoti idadi ya mizunguko ya muda mrefu, uhifadhi wa utendaji baada ya maelfu ya mizunguko ya kuwasha/kuzima UV, kuzeeka katika mazingira ya nje, unyevu, maji, mikwaruzo, uchafuzi au majaribio ya uchakavu wa kimitambo.

Ingawa imeelezwa kwamba oxidative discharge hurudisha hali ya emissivity ndogo, chanzo hakiripoti muda kamili wa kurejea baada ya UV kuondolewa kama kigezo cha kina cha kinetiki.

Utafiti haukupima matumizi ya nishati ya HVAC katika jengo fulani, haukufanya uigaji wa nishati ya jengo wa mwaka mzima, na haukutoa asilimia ya uokoaji wa nishati. Tafsiri ya “upoaji wa mchana / insulation ya usiku” ni mantiki ya matumizi inayotokana moja kwa moja na tabia ya emissivity iliyopimwa.

Kwa kuwa chanzo hakina uchanganuzi wa gharama, uwezo wa mfumo kuwa na “gharama ndogo” haujathibitishwa kwa uchumi wa kina wa uzalishaji au hesabu ya gharama ya mzunguko wa maisha.

14. Mwelekeo wa kazi ya baadaye

Katika sehemu ya hitimisho ya chanzo, inapendekezwa kwamba mfumo uunganishwe baadaye na nyenzo zinazobadilisha rangi inayoonekana. Muunganisho huo unaweza kuruhusu spektra ya jua inayoonekana na spektra ya infraredi ya joto kudhibitiwa tofauti lakini kwa uratibu. Hata hivyo, muunganisho huu haukutekelezwa katika utafiti wa sasa na unabaki kuwa mwelekeo wa utafiti wa baadaye.

Maelezo ya Chanzo na Mbinu

Kichwa asili: Infrared photochromic smart window based on Al doped ZnO nanocrystals

Mpangilio wa waandishi: Chuanyuan Yu; Yan Jia; Zhenxing Jin; Fuling He; Mei Zu; Haifeng Cheng.

Waandishi wanaowajibika: PDF ya chanzo inaonyesha Yan Jia na Haifeng Cheng kwa alama ya nyota kama corresponding authors. Katika kiolesura rasmi cha SSRN, Yan Jia ameorodheshwa kama “Contact Author”.

Taarifa za taasisi katika PDF: Science and Technology on Advanced Ceramic Fibers and Composites Laboratory, College of Aerospace Science and Engineering, National University of Defense Technology, Changsha, P. R. China; Hunan Provincial Key Laboratory of High-Speed Aerodynamic Metamaterials, College of Aerospace Science and Engineering, National University of Defense Technology, Changsha, P. R. China.

Dokezo la ushirika wa kibibliografia: Wakati PDF inaunganisha Zhenxing Jin na ushirika wa kwanza, ukurasa rasmi wa rekodi wa SSRN unaonyesha Wuhan Institute of Technology kama taasisi ya Zhenxing Jin. Tofauti hii haijasahihishwa kimya kimya.

Jukwaa: SSRN.

Nambari ya SSRN: 7192555.

DOI: 10.2139/ssrn.7192555.

Tarehe ya kuwasilishwa: 27 Julai 2026 katika rekodi rasmi ya SSRN.

Aina ya chanzo: Makala ya utafiti ya preprint.

Hali ya peer review: Haijapitia peer review.

Leseni: Rekodi rasmi ya SSRN inaeleza kwamba mwenye hakimiliki ameipa SSRN leseni, haki zote zimehifadhiwa, na matumizi tena bila ruhusa hayaruhusiwi. Kwa hiyo, vielelezo vya chanzo au mpangilio wake mahususi wa uwasilishaji haujanakiliwa ndani ya Verianla.

Ufadhili: National Natural Science Foundation of China (62405367); Hunan Provincial Natural Science Foundation of China (2025JJ40055); Innovation Research Foundation of National University of Defense Technology (ZK24-36).

Mgongano wa maslahi: Katika PDF iliyopakiwa hakuna sehemu tofauti ya Declaration of Competing Interest inayoonekana; kwa hiyo haijadhaniwa kwamba hakuna mgongano wa maslahi.

Upatikanaji wa data: Hakuna tamko tofauti la Data Availability linaloonekana katika chanzo. Faili ghafi za data za namba za grafu za vipimo hazijatolewa ndani ya PDF.

Michango ya waandishi / CRediT: Hakuna sehemu tofauti ya CRediT Author Contributions inayoonekana katika chanzo.

Mbinu kuu ya majaribio: Usanisi wa nanokristali za ZnO zilizodopiwa Al; dispersion ya octane; spin-coating inayorudiwa juu ya kioo cha kibiashara cha ITO; annealing chini ya N₂; uainishaji wa mofolojia kwa FE-SEM/TEM; spectroscopy ya upitishaji ya UV-Vis-NIR; kipimo cha emissivity ya infraredi kinachotegemea FTIR; thermografia ya infraredi ya mawimbi marefu.

Kikomo kikuu cha tafsiri ya kisayansi: Utafiti unathibitisha nyenzo na sampuli ya dirisha janja katika kiwango cha maabara. Utendaji wa nishati wa jengo la ukubwa kamili, uimara wa facade ya kibiashara, uthabiti wa mizunguko ya muda mrefu na uokoaji wa nishati wa mwaka mzima katika hali halisi za hali ya hewa lazima uthibitishwe kando.