Az intelligens ablaküveg és ami mögötte van

De előbb nézzük, mi az üveg! Erre sokan rávágják, hogy mi sem könnyebb, természetesen szilárd anyag. Ez a válasz így nem teljesen fedi a valóságot, mert az üveg alapjában véve folyadék: túlhűtött folyadékoldat. Előállításához a kvarchomok és a szóda mellett kellenek különféle adalékanyagok, például nátrium-szulfát, földpát, fémoxidok, bórsav és üvegcserép. A művileg előállított számtalan fajtája mellett – a természet igazán látványos csodáiként – időnként és helyenként keletkeznek természetes üvegek is, pontosabban üveges kőzetek. Nézzünk néhányat.

Az üvegfényű obszidián(és különféle színekben pompázó fajtái, közte a ritka mahagóni-obszidián) kemény vulkáni üveg. Megjegyzendő: kőkorszaki őseink gyakran obszidiánból készítették szerszámaikat. Vulkáni eredetű a perlit is. Izland legaktívabb vulkánja a Hekla. Európában ennek környezetében található a legtöbb obszidián. A legkülönlegesebbek a bazaltlávából ritkán kialakuló hajszálvékony üvegszálak. Ez csak úgy és olyankor lehetséges, ha a láva pici nyílásokon keresztül, permetszerűen jut a felszínre, és eközben a feltámadó szél belekap, az húzza ugyanis szálakká a permetszerűen feltörő lávaszemcséket. A törékeny szálak látványa arra késztetheti az embert, hogy kézbe vegye, de ez csak óvatosan ajánlatos, mert az apróra eltöredező éles darabkák könnyen átszúrják az ember bőrét. Ilyen előfordul más mellett az olaszországi Etna és az etiópiai Erta Ale tűzhányó körül, a vulkánokkal teli Hawaii-szigeteken és Izlandon. Tektit meteorit becsapódásakor keletkezhet. Az üveg folyékonyságához visszatérve, ha az embert olyan szerencse éri, hogy valamely kastélyban vagy várban járva közelről megnézhet és végig is simíthatja kezét igazán régi, sok évszázados ablaküvegeken, könnyen tapasztalhat olyat, hogy az ablaküveg felül vékonyabb, alul vastagabb, ez a gravitáció műve.

Ma már nem csupán a fényáteresztő tulajdonsága folytán használt, a külvilág és a belső tér elválasztására szolgáló üvegek kaphatók. Vannak a piacon egészen szenzációs tulajdonságokkal bíró ablaküvegek. Például van, amelyet azért neveznek okosnak, mert felülete antibakteriális hatású. Léteznek úgymond öntisztulók (ezek egyik típusa a felületére felvitt titán-dioxid bevonat közreműködése által biztosítja, hogy a szennyeződést az esővíz könnyedén le tudja mosni). Olyan is kapható, amelynek az átlátszóságát egy kattintással meg lehet változtatni közel tejszínűvé. Ennek köszönhetően nem lehet rajta átlátni. Jelenleg úgy tűnik, ez egyre kelendőbb lesz. A nyugati társadalmakban ugyanis az utóbbi évtizedekben egyre többen lemondanak a függönyökről és akár a reluxákról is, de közben a magánszférájukat meg féltik. A „besötétíthető” ablakkal pedig házon kívül tarthatók a kíváncsi tekintetek. Brit kutatók olyan, ablaküvegre szánt védőréteget állítottak elő, amely szűrni képes az infravörös sugarakat. E védőréteg kémiai szerkezete 29°C felett megváltozik, és onnantól kezdve nem enged a szobába infravörös fénysugarakat. Tehát nem engedi, hogy bent tovább melegedjen a hőmérséklet. Több kutató és cég dolgozik olyan ablaküvegek fejlesztésén, amelyek a napenergiát hasznosítva elektromos áram termelésére is képesek lesznek, már van pár mintadarab, ám a költséghatékonyság még várat magára. Az amerikai Guardian Glass 2018-ban jelent meg a hővisszaverő-bevonattal ellátott, vákuumos hőszigetelő üvegével (ez a Guardian Vacuum IG™). A Research Frontiers olyan filmréteget fejlesztett ki, amely üveg- vagy akár műanyag lapok közé illesztve lehetővé teszi, hogy használója egy kattintással beállítsa az üvegen átjutó fény mennyiségét.

A talán nem is oly távoli jövőben pedig lehet, hogy az emberek olyan házakban fognak élni, vagy olyan irodákban fognak dolgozni, amelyekben már megszokott lesz, hogy egyes ablakok nemcsak a fény átengedésére lesznek hivatottak, hanem az egész felületük egyúttal érintőképernyő is lesz.
Vissza a jelenbe. A modern autó-, repülőgép- és épületablakok modern, besötétíthető változatai egyelőre nem minden esetben működnek elég gyorsan. Ráadásul az átlátszó és a sötét közötti sokszori váltás idővel rontja a sötét állapot minőségét, idővel a besötétített állapot egyre kevésbé lesz sötét. Az egyik amerikai újdonság lényege, mint napjainkban oly sok területen, a nanoméretű tartományban végzett fejlesztésen alapszik. A Colorado Állami Egyetem vegyészei által kidolgozott eljárással potenciálisan nagyobb váltási sebességű üveg gyártható. Kísérleti eljárásukról a Proceedings of the National Academy Sciences (az USA Tudományos Akadémiája tudományos lapja) oldalain írtak 2019 júniusában. Az emberi hajnál százszor vékonyabb, elektrokróm volfrám-oxid nanorészecskéket vizsgálva meglepetten észlelték: az egyes részecskék önmagukban négyszer gyorsabbak, mint az ugyanazokból a részecskékből készült filmrétegnyi. Kísérleteik során az üvegük színeváltozásának mértéke mindig attól függően változott, hogy éppen mennyi nanorészecskét adtak a mintához, tehát mennyi érintkezhetett egymással. Úgynevezett világos látóterű transzmissziós (elektron)mikroszkóppal figyelték meg, hogy a vizsgált nanorészecskék a fényt miként nyelik el és mennyit szórnak szét. Majd pásztázó elektronmikroszkóppal követték nyomon, hogy adott pillanatban mennyi nanorészecske távolodott el egymástól és ugyanakkor mennyi tömörült egybe. Azt állítják, a nanorészecske alapú üvegek teljesítménye úgy javítható, ha optimalizálják e részecskék elhelyezkedését. A képalkotó eljárással nyomon követett nanorészecskék kölcsönhatásait figyelve készített üvegek módszere – az egyetem honlapján a témáról írt cikk szerint – új irányt mutat más mellett az akkumulátorok, üzemanyagcellák, kondenzátorok és érzékelők kutatása és fejlesztése terén is.