Werkstuk Scheikunde Smart Glass

Transcriptie

1 Werkstuk Scheikunde Smart Glass Werkstuk door een scholier 1951 woorden 6 juni ,4 16 keer beoordeeld Vak Scheikunde Smartglass, De nieuwe technologie op het gebied van glas. Het kan blinderen, kleuren, en matten. Houd de zon buiten en de koelte binnen. Voor je privé, toch lekker licht. Inhoudsopgave: 1. Inleiding Deelvraag 1: Hoe werkt smartglass? En waarvoor wordt het gebruikt? Deelvraag 2: Wat zijn liquid Crystals? Deelvraag 3: De opbouw van smartglass (en dieper ingaan op hoe het werkt) Geraadpleegde bronnen Inleiding: Voor het vak Scheikunde heb ik een opdracht gekregen waarin ik onderzoek moet doen naar een gekozen onderwerp. Het onderwerp dat ik gekozen heb ik het zogeheten Smartglass Glas dat door middel van elektriciteit te veranderen is. Ik heb over dit onderwerp eerst informatie gezocht. Nadat ik wist wat Smartglass inhoud ben ik een hoofdvraag gaan bedenken. Deze hoofdvraag luid: Wat is Smartglass? Dat klinkt misschien heel dom of heel globaal maar in feite is er weinig anders mogelijk. Als deelvragen en tevens de paragrafen heb ik het volgende voor bedacht. 1. Hoe werkt smartglass? En waarvoor wordt het gebruikt? 2. Wat zijn liquid Crystals? Pagina 1 van 6

2 3. De opbouw van smartglass (en dieper ingaan op hoe het werkt) Doormiddel van deze vragen hoop ik mijzelf te kunnen verrijken met de info en de technologie. Ik vind het een interessant onderwerp en hoop dat het ik u ook kan uitleggen wat smartglass inhoud en waarvoor het gebruikt wordt. Ook zal ik proberen om een scheikundige verklaring te vinden voor dit nieuwe stukje technologie. (nawoord) Ik moet u al wel vertellen dat ik geen bron buiten het internet heb kunnen raadplegen. Het is nog vrij nieuw en het is in Nederland niet echt in gebruik. De reden hiervoor zult u in het verslag wel lezen. Ook is het probleem dat de meeste geraadpleegde bronnen niet scheikundig ingaan op dit onderwerp. Overal wordt globaal uitgelegd wat smartglass inhoud. Het geen waar het om draait in smartglass wordt geheim gehouden. Veelal reclames die ik ook tegenkom. Ik vond het wel een lastig onderwerp om te doen. 1. Hoe werkt smartglass? En waarvoor wordt het gebruikt? Hoe werkt smartglass? Smartglass is een nieuw ontwikkelde technologie die gebruik maakt van een dubbele laag glas en vloeibare kristallen. Doormidden van een dun laagje van kleiner dan een paar micro meter wordt deze substantie in het midden onder stroom gezet. Hoe het glas, of eigenlijk dat wat er tussen zit beïnvloed, hangt af van de hoeveelheid elektriciteit die door de liquid crystals wordt gelaten. Onder de Smartglass zijn er 3 categorieën Blinderend glas (SPD smartglass) Volledige stroom halve stroom uit Dit glas maakt het glas donkerder tot zwart toe. Hoe meer stroom er door de geleiders gaat hoe meer je kunt zien en hoe minder licht er door komt. Dus uit is blind. Aan Uit Matglas (LC Smartglass) Dit glas maakt het doorkijken onmogelijk maar laat wel volledig licht door. Ook hier weer hoe meer elektriciteit er door heen gaat hoe matter het glas wordt. Het nadeel van dit glas is: je kunt het alleen aan en uit zetten, er is geen tussenstand zoals bij de SPD smartglass. Lichtintensiteit verlagend (EC Smartglass) Dit glas is net als de LC smartglass alleen maar aan en uit te doen. EC glas heeft de functie zonlicht te Pagina 2 van 6

3 verminderen. De lichtintensiteit wordt verminderd door vermindering van de stroom toevoer. Als je de stroom door de kristallen laat gaan zal het glas helder zijn. Zet je de stroom af dan wordt het glas in de meeste gevallen blauwer van kleur. Waar wordt dit voor gebuikt? Deze technologie is zoals al vermeld niet zo lang bekend en dus nog in opkomst. Maar dat neemt niet weg dat het niet in gebruik is. Over de exacte getallen is weinig bekend. Wat wel bekend is zijn de gebruikers. De eerst genoemde, SPD smartglass, wordt zoals in het plaatje denk in vliegtuigen gebruikt. Of dit werkelijk zo is weet ik niet. Dat plaatje is natuurlijk met de computer gemaakt. Maar ik denk dat het in de toekomst wel gebruikt gaat worden in de vliegtuigen. Er zijn al wel auto s die deze technologie gebruiken. Vooral auto s van beroemdheden hebben dit zodat de pers niet naar binnen kan kijken dus al niet eens kan zien wie er in de auto zit. Verder wordt SPD Smartglass toegepast in huizen. Vooral in Amerika wordt dit al veel toegepast omdat daar ongeveer elk huis airco heeft. Airco is nogal duur. En doormiddel van SPD smartglass is dit erg terug te dringen. Door de werking van SPD Smartglass is het licht en warmte dat in het huis komt door de ramen heel erg te beïnvloeden. Waardoor je het lekker koel in huis kunt houden zonder dat je de airco aan hoeft te doen. EC Smartglass wordt ook veel in de toepassing van huizen gebruikt. Maar ook in winkelcentra. Het blijft wel licht binnen maar de felle hete zon komt niet meer naar binnen. Ook kun je door EC smartglass nog wel naar buiten blijven kijken. Dat kan niet met SPD smartglass. EC smartglass houdt ook de zon warmte tegen maar in mindere mate. In onverdekte winkelcentra wordt dit EC smartglass gebruikt om de klanten behaaglijk te kunnen laten shoppen. Deze toepassing is in bijvoorbeeld Dubai al erg in trek. 2. Wat zijn liquid Crystals? Over het algemeen is bekend dat stof in 3 fasen kunnen voorkomen: vast, vloeibaar en gas. Hierdoor zal de naam liquid crystals, vloeibare kristallen, gek overkomen. Hoe kan dat nou? Die naam is niet zomaar uit de lucht komen vallen. Elke stof heeft moleculen met daarin weer atomen. Elk atoom zal zich in een vaste stuk gaan rangschikken. In een element meestal in een kristal rooster. Maar zodra het een vloeibare stof wordt gaat het kristalrooster kapot. Nou zijn er enkele stoffen die een afwijkend gedrag hebben. Een voorbeeld is cholesterolmyristate. (wat deze stof precies is weet ik niet maar het is een voorbeeld overgenomen van een bron) Deze stof is onder de 71 C een vaste stof. Boven de 71 C wordt deze stof een wolkachtige vloeistof. Een stof waar je niet doorheen kun kijken en waar wolken in lijken te zweven. Komt deze stof boven de 86 C dan wordt deze stof ineens helder. Deze tussenfase van vast naar heldere vloeistof wordt de fase van de vloeibare kristallen genoemd, de liquid crystals. Hieronder wordt schematisch weergeven hoe de atomen zicht gedragen bij het verwarmen van cholesterolmyristate. Vaste vorm Liquid Crystal vorm Vloeibare vorm Pagina 3 van 6

4 De rangschikking ven de atomen blijft in de liquid crystal vorm deels behouden. Ze blijven onderling gedeeltelijk zitten maar kunnen wel bewegen. Voor de technologie van Smartglass wordt een ander soort liquid crystals gebruikt. De zogeheten twisted nematic liquid crystals. Deze liquid crystals blijven op hun positie maar gaan wel ander gedrag vertonen. Twisted, zegt het al, ze gaan draaien. Dat kun je je als volgt voorstellen. Deze twisted nematic liquid crystals worden hedendaags al heel veel toegepast in bijvoorbeeld digitale horloges en rekenmachines. Ook worden deze vloeibare kristallen in smartglass gebruikt. De wijze waarop deze kristallen deel uit maken van dit glas word uitgelegd in de volgende paragraaf. 3. De opbouw van smartglass (en dieper ingaan op hoe het werkt) De opbouw Smartglass werkt met behulp van Liquid Crystals. Deze liquid crystals kunnen door middel van elektriciteit gemanipuleerd worden tot bewegen of draaien. De drie verschillenden smartglasses worden hieronder uitgelegd. De algemene opbouw van smartglass is al volgt. Je hebt natuurlijk gewoon glas nodig. Maar daarbij komt meer. Je hebt zoals al vermeld elektriciteit nodig. Deze elektriciteit moet binnen in het glas komen. Dit wordt gedaan doormiddel van een speciale film/coating in de binnenkant van beide glasplaten. Tussen beide glasplaten met coating worden de liquid crystals gedaan. Wat rest is de plus en min pool op de glasplaten aan te brengen. De plus op de ene plaat, en den min op de andere. Het geheel komt in een speciaal kozijn, maar dat is verder niet meer belangrijk. Het geheel komt er dan schematische als volgt uit te zien. SPD Smartglass SPD smartglass is het totaal verduisterende smartglass welke regelbaar is in sterkte. Op volle energie verbruik is het net als gewoon glas. Op uit-stand is het glas zwart en kun je niets meer zien door het glas, noch licht, noch beeld. Deze SPD, Suspended Particle Device werkt doormiddel van elektriciteit. De SPD s zijn te zien als allemaal kleine bolletjes die dan met miljoenen tegelijk tussen de 2 glasplaten komen te zitten. Deze SPD s zijn dus de liquid crystals en doormiddel van elektriciteit gaan deze SPD s zicht rangschikken in een rooster. Als er geen stroom door loopt gaan deze op een willekeurige manier verdelen in de ruimte tussen de 2 glasplaten. Hoe meer elektriciteit is toegevoegd hoe meer de SPD s zicht gaan rangschikken. Met een schuifregelaar of draaiknop kun je zo het gewenste resultaat behalen. LC Smartglass LC Smartglass is het mattende glas. LC smartglass weet ik niet van wat de suspensie is die in het midden wordt gebruikt. Op het internet staat dat LC staat voor Liquid Crystals. Het gaat hier om liquid crystals die maar op één manier licht goed doorlaten. Doorlaten staat tussen aanhalingstekens omdat het er wel doorheen gaat maar ook afkaast wordt. Dit zijn de zogeheten twisted nematic liquid crystals. De kristallen Pagina 4 van 6

5 die kunnen draaien. Door de elektriciteit worden deze kristallen 90 graden gedraaid waardoor ze in een positie komen te staan waarin ze wel licht doorlaten. In het schema zijn de LC s weergegeven als rondjes met streepjes. Deze streepjes buigen het licht af en laten het dus ergens anders aankomen dan jou oog. En jij ontvangt juist licht van plaatsen waar je niet kijkt. Hierdoor is een matglas effect verkregen. Het licht komt er wel doorheen maar wordt afgekaast. EC Smartglass EC smartglass is een smartglass dat zijn kleur kan veranderen. Hierdoor behoud het zijn doorzichtigheid wel. Je behoud scherp beeld maar dan met een kleur. Over het algemeen wordt deze kleur in blauw geleverd. EC staat voor Electro Chromic. EC smartglass maakt net als SPD en LC smartglass gebruik van 2 lagen glas met film/coating en daartussen de liquid crystals. In dit geval de EC s. Deze EC smartglass bestaat uit PDLC s. PDLC staat voor Polymer Dispersed Liquid Crystal Devices. Ook EC smartglass maakt gebruik van de twisted namatic liquid crystals. De PDLC s wordt ook door de electriciteit 90 graden gedraaid. Door deze draaiing wordt de licht inval veranderd. Hierdoor krijg je een prisma effect waardoor bijvoorbeeld alleen nog maar blauw zichtbaar is. De zon lijkt dat een stuk minder vel. Dat is dan binnen ook zo. Het zal een stuk aangenamer zijn achter het glas in de volle zon. Het voordeel van EC smartglass is dat de PDLC s zowel in de aan als uit stand, dus in welke draaiing ook toch scherp beeld geven. Het apparte is dat de EC smartglass precies andersom werkt als de SPD en de LC smartglass. Als de SDP en de LC smartglasses uit staat zijn ze donker of mat. En aan juist helder. EC smartglass is uit juist helder en met de stroomkring gesloten getint. Alle smartglasses zijn zeer laag in verbruik. De EC smartglass verbruikt slechts 2 Volt per vierkante meter. De SPD en LC Smartglass is voor mij nog onbekend. Ik hoop dat ik u op een goede manier heb kunnen uitleggen wat Smartglass is en dat dit op een boeiende manier is gebracht. Ik zelf heb er erg van geleerd. Ik vond het een boeiend onderzoek. Ik wist namelijk niet van het bestaat van dit soort glas. Wat de technologie al weer allemaal kan bereieken tegenwoordig. Scheikundig gezien is Smartglass erg interessant. Dat je doormiddel van electricitiet de ligging van moleculen kunt bepalen is toch wel speciaal vind ik. Het heeft ook even geduurd voor men de juiste materialen heeft gevonden. En ik heb zelfs gelezen dat een Fotograaf achter dit principe is gekomen van zelf tintend glas doordat zij hond over de camera had geplast. Op dit pricicpie is toen verder gebouwd en uitgebreid tot Smartglass. Geraadpleegde Bronnen Pagina 5 van 6

6 Pagina 6 van 6