Zawsze czyste i przejrzyste, a może wirtualne? Takie będą okna przyszłości

Parę tafli szkła osadzonych w drewnianej lub plastikowej ramie? Tak pamiętamy okna my, nasi rodzicie i dziadkowie. Tymczasem wymyślanie okien na nowo oraz wzbogacanie ich o dodatkowe elementy to popularne ćwiczenie wszelkiej maści wynalazców i producentów elektroniki, usilnie poszukujących kolejnych nisz.

Niezależnie od tego, na co jesteś obecnie zmuszony patrzeć przez okno, producenci elektroniki kuszą możliwością delektowania się wymarzonym krajobrazem, który można zmieniać w zależności od własnych upodobań. Weźmy urządzenie, nazwane przez producenta Eye+, czyli 46-calowy ekran LED, wyświetlający wybrane przez klienta filmy z malowniczymi widokami. To akurat nic specjalnego, ale jest coś więcej - wokół ramek znajdują się czujniki optyczne, śledzące w jakiej pozycji względem ekranu znajduje się postać widza. Technologia umożliwia zmianę perspektywy w zależności do tego, z jakiego kąta ludzki wzrok pada na Eye+. Dzięki zastosowaniu tak interaktywnej metody prezentacji obraz wygląda bardziej jak autentyczne okno niż realistyczny film.

Podobne eksperymenty prowadzą również duży gracze, tacy jak koreański Samsung. Na targach CES przed dwoma laty producent zademonstrował wynalazek, który zapewnił mu nagrodę za najbardziej innowacyjny produkt. "Smart Window" to okno przyszłości, które jeszcze parenaście lat temu mogło pojawić się w filmie science fiction. Nie wiadomo, kiedy dokładnie pojawi się w sprzedaży, ani ile będzie kosztować, ale prawdopodobnie tyle, co wysokiej klasy telewizor. Wiadomo natomiast, że zaprezentowane urządzenie miało 4. cali i swobodnie przechodziło od funkcji zwykłego okna do roli wyświetlacza, na którym można odpalić dowolną aplikację.

Co prawda zwykłe szkło potrafi sprawiać wystarczająco wiele problemów (ręka w górę kto nigdy nie zderzył się boleśnie ze szklaną powierzchnią przez nieuwagę), jednak ludzkość nie ustaje w wysiłkach stworzenia jego krystalicznie przejrzystej odmiany.

Wieloletnie usiłowania Nippon Electric Glass Co Ltd zostały w końcu zwieńczone sukcesem w 201. r. Firma stworzyła szkło, nazwane nie bez przyczyny "niewidzialnym" i zaprezentowała je na wystawie FPD International 2011. Widzialność wykonanej z niego szyby, dużo bardziej ograniczona niż w przypadku zwykłego szkła, bazuje na zmniejszonym odbijaniu światła. Tak więc nie sposób dostrzec na nim żadnych refleksów świetlnych, przez które nasze oczy są w stanie zidentyfikować zwykłe szkło.
Nippon Electric Glass udało się zredukować odbicia światła dzięki umieszczeniu antyrefleksowej warstwy po obu stronach tafli. Na te dwie cieniutkie powłoki składa się przynajmniej 3. warstw, a grubość każdej z nich reguluje się co do milionowych części milimetra. Dlatego też w przypadku normalnego szkła ok. 92 proc. padającego światła swobodnie się przez nie przedostaje, a pozostałe 8 proc. jest odbijane. Natomiast niewidzialne szkło przepuszcza 99,5 proc. światła, co zostawia tylko 0,5 proc. na odbicie.
Kiedy zaczniemy odbijać się od niewidzialnych okien jeszcze nie wiadomo, choć pewnie technologia nie znajdzie póki co zastosowania na masową skalę, ze względu na jej wysokie koszty. Koniec z parowaniem, brudem i odbłyskami

Natomiast badacze z MIT zaprzęgli swoje potężne mózgi do projektu, w ramach którego opracowali szkło, z którego wyeliminowali większość tradycyjnych wad. Nowy typ szkła nie odbija światła, podobnie jak szkło Nippon Electric Glass, a dodatkowo odstrasza nawet wodę. W pewnym sensie. Składa się bowiem z nanostożkowych lasów, które zostały w nim pieczołowicie wyryte. Te wzorzyste, efektowne dla oka tekstury są pułapkami dla światła, które jest przez nie zakrzywiane, przez co szkło nie powoduje odblasków. Jednocześnie krople wody odbijają się od nich jak małe gumowe piłeczki. Ubocznym efektem tej "superhydrofobii" jest to, że wszelki brud oraz kurz również nie są w stanie dobrze przylegać, więc wystarczy zmoczyć szkło, żeby pozbyć się wszystkich zanieczyszczeń.

Mogłoby się wydawać, że trwałość szkła jest osłabiona przez żłobienia, ale jest ono na tyle wytrzymałe, że swobodnie nadaje się do zastosowania w przedmiotach codziennego użytku. Naukowcy mówią już o wykonanych z niego szybach samochodowych (wyobraźcie sobie przednią szybę, która nie będzie parować), a nawet powierzchni paneli słonecznych, które mają być do 5. proc. wydajniejsze od stosowanych obecnie, kiedy nie są wycelowane bezpośrednio w kierunku Słońca. Telewizor? Smartfon? Zdaniem inżynierów z MIT tam również będzie mogło pojawić się wynalezione przez nich szkło.
A teraz najtrudniejsza część w życiu każdego wynalazku - kwestia kosztów. Póki co nie istnieje jeszcze tania metoda wytwarzania dużych szklanych powierzchni tego typu. Naukowcy stosują na razie wieloetapowy, żmudny proces rycia, ale dążą do opatentowania technologii, pozwalającej na odciskanie nanostożków w stopionym szkle, posługując się specjalną matrycą.

O ile każdy wyobrażał sobie kiedyś samochody, telefony albo domy przyszłości, o tyle mało kto zastanawiał się nad tak prozaiczną rzeczą jak zasłony. Gdyby przyjrzeć się tematowi bliżej, to co obecnie wisi na karniszu niekoniecznie musi wyglądać tak samo za 5. lat. Dowodem jest technologia opracowana przez naukowców z University of California Berkeley. Tamtejsi badacze postanowili wykorzystać nanorurki węglowe - zbudowane z węgla rurki o średnicy włosa, które zdążyły już zrobić furorę w świecie nauki, ze względu na niezwykłą wytrzymałość na rozciąganie, unikalne własności elektryczne i świetne przewodnictwo ciepła. Tym razem stworzono z nich materiał, który aktywuje się, kiedy zaświeci światło.
Na powierzchni materiału, wykonanego z cienkiego, plastycznego, światłoczułego poliwęglanu, ułożono nanorurki. Kiedy świeci światło, nanorurki wchłaniają je, zamieniają na ciepło i przekazują dalej do materiału. Materiał reaguje rozszerzając się, co sprawia, że zarówno on sam, jak i warstwy nanorurek, wyginają się. Po usunięciu światła materiał wraca do poprzedniej formy. Badacze testowali swój wynalazek pod kątem fal świetlnych o różnej długości i odkryli coś nadzwyczaj ciekawego: nawet niewielkie ilości światła, tak jak w przypadku latarki, powodują zmiany w materiale. I, co równie ważne, nie potrzeba do tego nawet najmniejszej baterii - źródło zasilania jest zupełnie zbędne.

Czy jest to bardziej atrakcyjna wizja niż zdalnie sterowane zasłony? To zależy od osobistych upodobań. Póki co nie jest możliwe kontrolowanie tego, jaka ilość światła uruchamia nanorurkowe zasłony. Opcja jest zerojedynkowa: światło - zasłony zaciemniają pomieszczenie, brak światła - robi się jasno. Przy czym wynalazcy rozwiązania widzą jeszcze inne zastosowania komercyjne, na przykład przy konstrukcji światłoczułych silników i w robotyce.