Мотивационное обращение:
Как-то раз я ехал в школу в переполненном автобусе. На повороте на меня навалились другие пассажиры, и я, чтоб не упасть на сидящего человека, машинально оперся рукой об оконное стекло и явственно увидел, как оно прогнулось. Я очень испугался, что сейчас стекло лопнет и я вместе с ним вылечу из автобуса на мостовую. Однако стекло устояло. Я не понял тогда, как это было возможно – ведь оконное стекло в квартире явно не выдержало бы и гораздо меньшей нагрузки. Только позже я узнал про закаливание стекла и про другие технологии его обработки и понял, что стекло не такой простой материал, как кажется. В этом курсе я постараюсь рассказать вам некоторые интересные факты о стекле.
Раздел 1. Песчаная карьера
Основой того материала, который мы обычно называем стеклом, является оксид кремния SiO2, называемый еще кремнеземом, а в кристаллической форме – кварцем. Это самое распространенное вещество в земной коре. Например, обычный песок – это чаще всего мелкие частички кварца, возможно, с какими-то примесями. В природе кварц встречается обычно в виде кристаллов, от мелких песчинок до крупных друз горного хрусталя. Да, этот красивый природный камень является прямым родственником стекла, но всё же не путайте его с «хрусталем» как сортом стекла, используемым для изготовления дорогой стеклянной посуды. Кристаллы кварца применяются в технике – например, очень многие электронные устройства имеют кварцевый генератор, или на жаргоне электронщиков просто «кварц», задающий тактовую частоту работы микросхем. Но вообще сами по себе кристаллы кварца не слишком удобны для технологической обработки.
Как и большинство кристаллических веществ, кварц при нагревании плавится. Но, в отличие от многих других веществ, при не слишком медленном остывании расплавленный кварц не кристаллизуется, а остается формально в жидком состоянии. Дело в том, что для кристаллизации, то есть расположения атомов в строго повторяющемся регулярном порядке, атомам требуется некоторое время, причём чем больше подвижность атомов в веществе, тем меньше это время. А расплав кварца представляет собой тягучую массу наподобие очень густого меда, вязкость расплавленного кварца крайне велика, и подвижность атомов настолько мала, что они при охлаждении просто не успевают занять свои места в кристаллической решетке. Образуется так называемая переохлажденная жидкость, которая ведет себя как тягучая масса и ниже температуры плавления. Этой массе можно придавать любую форму, её свойства не зависят от направления кристаллической решетки – в общем, во многих отношениях она гораздо технологичнее кристаллического кварца. При дальнейшем остывании вязкость расплава кварца становится все больше, и ниже некоторой «температуры размягчения» этот расплав ведет себя практически как твердое тело, приобретая хрупкость, несмотря на то, что с точки зрения теории агрегатного состояния вещества остается жидкостью. Такое состояние вещества называют еще аморфным. Аморфную форму, кроме кварца, может принимать, например, обычный сахар. Вы сами можете в этом убедиться, повторив опыт с сахаром, описанный на страничке http://class-fizika.ru/10_22.html, и заодно освежив свои знания по структуре тел. Только при расплавлении сахара посоветуйтесь, пожалуйста, со старшими, чтобы случайно не испортить посуду.
Археологи считают, что первые изделия, сделанные человеком из стекла, датируются третьим тысячелетием до н. э. Но температура плавления кварца выше 1700°C. Такие температуры были недостижимы для древних людей, да и сейчас их получить не так просто. Как же могли древние люди создавать и обрабатывать стекло? Им в этом помог тот факт, что при смешивании разных веществ температура плавления смеси часто бывает ниже, чем у каждого из веществ в отдельности (этот факт связан с понятием «эвтектика»). Всем известным примером использования этого факта является посыпание обледеневших дорог солью. Температура плавления льда, как известно, 0°C, но температура плавления смеси соли и льда может быть ниже –20°C. Поэтому, если мороз не слишком сильный, лед при посыпании его солью тает. Для проверки можете сделать опыт, описанный на https://phys-exp.livejournal.com/3296.html. В случае со стеклом в качестве льда выступает кварц (в виде песка), а в качестве соли – сода или даже просто зола. Если песок смешать с содой или золой, то эта смесь может начать плавиться уже при 1050–1100°С(см., например,Патрушев Н. В., Патрушева К. В. Химия варки древних стекол на зольной шихте // Молодой ученый. –2016. –№16. –С. 31-33. –URL https://moluch.ru/archive/120/33303/, дата обращения: 05.02.2019).Такие температуры уже применялись в древности при производстве бронзы, железа и при обжиге керамических изделий. Скорее всего, первые кусочки стекла получились случайно при попадании смеси песка и золы в раскаленную печь. А уже получившееся таким образом стекло имеет температуру размягчения 425 – 600°С, т.е. для его обработки может быть достаточно тепла от обычного костра. Кроме соды, в стекло добавляют известь для повышения стойкости к растворению в воде.
Вначале стекло использовалось только как материал для дорогих украшений, тем более что было оно непрозрачным – для получения прозрачного стекла нужна температура выше, чем была достижимая в те времена. На границе новой эры было изобретено выдувание стеклянных изделий с помощью стеклодувной трубки, и вместе с появлением высокотемпературных стекловаренных печей и прозрачного стекла это дало толчок промышленному применению стекла в Древнем Риме. Появилось листовое оконное стекло, которое тогда делалось совсем не так, как сейчас, и было очень дорогим. В средние века стали делать стеклянные зеркала, покрывая металлом одну из сторон стекла. В 13-м веке появились очки, в 16-17 веках – микроскопы и телескопы. В конце 19-го – начале 20-го века изобретение непрерывного вытягивания из печи стеклянного полотна резко уменьшило стоимость оконного стекла, а изобретение машины для автоматического производства стеклотары – стоимость стеклянной посуды. В 1959 году появилась современная технология производства листового стекла с помощью вытяжки через ванну с расплавленным оловом. Но по составу стекло в начале 20-го века почти не отличалось от древнего, разве что в 17-м веке английские стекольные мастера добавлением оксида свинца стали получать «хрустальное» стекло, которое хорошо отражало свет («играло») и легко поддавалось гравировке.
В конце 19-го – начале 20-го века стекло стало предметом активного изучения химиков и физиков (одним из институтов по изучению стекла является Институт химии силикатов РАН в Санкт-Петербурге), и появились новые рецептуры стекла для использования в особенных условиях – см., например, https://ru.wikipedia.org/wiki/Стекло. Сейчас стекло используется далеко не только в окнах, зеркалах, оптических линзах и сосудах. Стекло применяется как строительный материал, из него могут делать прозрачные стены, двери, крыши и даже полы. Из стекла делают мебель и прочие предметы интерьера. Тонкие стеклянные волокна составляют оптические линии связи, образуют теплоизоляционную стекловату и электроизоляционную стеклоткань, являются основой стеклопластиков, добавляются в традиционные строительные материалы для повышения их прочности. Стеклянные изоляторы применяются в электротехнике – например, их можно увидеть на линии электропередачи. Эмаль на сантехнике и кафеле, кастрюлях и газовых плитах – это тонкий слой стекла. Радиоактивные отходы перед захоронением заплавляют в стеклянные блоки.
Но столь широкое применение стекла было бы невозможно без устранения некоторых присущих ему недостатков. Об этом мы расскажем в следующем разделе.
Раздел 2. Новые повышения
Наверняка многие из вас слышали предупреждение старших – не наливай кипяток в холодную стеклянную посуду с толстыми стенками! А некоторые, возможно, на своём личном опыте убедились, к чему такое действие приводит. Дело в том, что обычное стекло обладает довольно большим коэффициентом теплового расширения, т.е. сильно расширяется при нагревании. Когда мы наливаем в холодный кувшин кипяток, стенка кувшина изнутри сразу нагревается почти до 100 градусов и поэтому стремится расшириться, но наружная сторона еще не успела прогреться и поэтому расширяться совсем не желает. Внутри стенки возникают сильные механические напряжения, превышающие прочность материала. В металле такие напряжения привели бы только к пластической деформации, но стекло к пластической деформации практически не способно (это и называется хрупкостью) и поэтому лопается.
Вместе с тем основа стекла – кварц – имеет один из самых низких коэффициентов теплового расширения в природе. То есть, возможно, стекло так «нехорошо» себя ведет только из-за примесей к кварцу? Проверить это удалось, когда технологии позволили расплавить чистый кварц (вспомним, что его температура плавления выше 1700°C) и получить из него так называемое кварцевое стекло. Действительно, оказалось, что кварцевое стекло совершенно не боится резких перепадов температур. Химическую посуду из кварцевого стекла можно без всякой опаски нагревать до красного каления, а затем поливать холодной водой. Более того, очень сильно нагреть посуду из обычного стекла не получится еще и потому, что оно при этом уже начнет «плыть» и терять свою форму. А кварцевое стекло полностью сохраняет прочностьдо 1000°C, и только при 1400°C начинает проявлять признаки пластичности. Полюбоваться на кварцевое стекло можно на страничке http://infoglaz.ru/?p=50136.
Кварцевое стекло обладает и многими другими достоинствами по сравнению с обычным стеклом. Оно гораздо более химически стойкое – даже с легкостью растворяющая обычное стекло плавиковая кислота (HF) действует на кварцевое стекло в 10 раз слабее. А «царская водка» (смесь азотной и соляной кислоты), растворяющая даже золото, на кварцевое стекло не действует совсем. Но, наверное, самое используемое свойство кварцевого стекла – это его очень высокая оптическая прозрачность, причем не столько для видимого света, сколько для ультрафиолетового и инфракрасного диапазона. Прозрачность кварцевого стекла для ультрафиолета используется в бактерицидных лампах и соляриях, а прозрачность для инфракрасных лучей сделала возможным существование оптических линий связи протяженностью во многие тысячи километров. Правда, стекло для этих линий связи требуется настолько чистое, что его получают не плавлением природного кварца, а химическим синтезом.
Справедливости ради надо сказать, что слабое пропускание ультрафиолета обычным стеклом может быть и достоинством. Да, за окном из обычного стекла практически невозможно загореть, но и солнечные ожоги получить невозможно. А до изобретения пластиков, эффективно поглощающих ультрафиолет, лишь стеклянные солнцезащитные очки обеспечивали безопасность глаз. Дешевые пластмассовые подделки задерживали видимый свет, зрачок глаза поэтому расширялся, но ультрафиолет не задерживался очками и поступал через расширенный зрачок на сетчатку в большом количестве, что могло приводить к ожогу сетчатки.
В оптике используется способность стекла преломлять свет. Стекло по-разному преломляет свет разной длины волны, это свойство называется дисперсией. В этой связи обычно упоминают классический опыт Ньютона по разложению солнечного света в спектр с помощью стеклянной призмы. Дисперсия стекла славно послужила науке и спектральному анализу, но для объективов фотоаппаратов и видеокамер дисперсия является недостатком, приводящим к т.н. хроматической аберрации – радужному ореолу вокруг объектов на изображении. Еще один вид нежелательных искажений в объективах – сферическая аберрация, возникающая из-за того, что линзы со сферической поверхностью собирают параллельный пучок света не в идеальную точку. Для борьбы с хроматической и сферической аберрацией в объективах соединяют много линз с разным показателем преломления и разной степенью дисперсии – число линз в одном объективе может доходить до двух десятков. Для борьбы со сферической аберрацией применяются также асферические линзы, но технология их изготовления намного сложнее, чем обычных сферических.
К сожалению, даже современное стекло (за исключением стеклянных волокон) остается практически столь же хрупким, как и древнее. Но были найдены способы сделать изделия из стекла гораздо более прочными. Один из самых известных способов – изготовление триплекса для лобовых стекол автомобилей. Для этого два стекла склеиваются между собой прозрачной полимерной пленкой, то есть получается три слоя, отсюда и название «триплекс». При ударе по наружному стеклу в нем может образоваться трещина, но она не пройдет во внутреннее стекло и все лобовое стекло в целом сохранится, а маленькая трещинка может даже не мешать обзору дороги. Даже при очень сильном ударе, приводящему к полному разрушению лобового стекла, осколки стекол останутся приклеенными к полимерной пленке и не поранят сидящих внутри автомобиля.
Еще один широко распространенный способ повышения прочности изделий из стекла – закаливание. Лист стекла нагревается до 600 – 700°C, а затем равномерно охлаждается холодным воздухом с обеих сторон. Наружный слой стекла при этом быстро охлаждается ниже температуры размягчения и становится абсолютно твердым. Но внутренний слой в это время еще горячий. Через некоторое время начинает остывать и внутренний слой, при этом он сжимается (вспомним про коэффициент теплового расширения). В результате сжатия внутреннего слоя и наружный слой стекла становится сильно сжатым. Сжатие стеклу не особо страшно, гораздо хуже нагрузка на растяжение. Если наружный слой закаленного стекла подвергается растяжению (например, на выпуклой стороне при изгибе стекла), то, поскольку он уже был сжат, для него это становится не растяжением, а просто уменьшением сжатия. Поэтому закаленные листы стекла способны выдержать гораздо больший изгиб, чем незакаленные. Даже если закаленное стекло разрушается, оно при этом не образует крупных острых осколков и поэтому сравнительно безопасно. Но закаленное стекло нельзя подвергать никакой механической обработке, оно при этом сразу рассыплется. Для остекления боковых и задних окон в транспорте всегда применяют только закаленные стекла. Для лобовых стекол закалка не применяется, поскольку даже в триплексе маленькая трещина в закаленном стекле сразу вызовет полное растрескивание всего стекла и потерю видимости дороги для водителя.
Поскольку разрушение стекла происходит начиная с поверхностных микротрещин, то прочность стекла можно увеличить и тщательной полировкой поверхности – например, травлением плавиковой кислотой. Но сразу после этого поверхность стекла надо защитить от всех воздействий, например, полимерной пленкой, иначе поверхностные дефекты образуются вновь.
Аморфное состояние стекла как переохлажденной жидкости, вообще говоря, не является абсолютно стабильным. Абсолютно стабильным является кристаллическое состояние, а аморфное называют метастабильным, потому что хотя при обычных условиях стекло не кристаллизуется, но может начать кристаллизоваться при нагреве и соответствующем увеличении подвижности атомов. Самопроизвольная кристаллизация может доставить много хлопот при производстве стекла, поскольку резко снижает его качество. Для расплавления образовавшихся ненужных кристаллов надо существенно повышать температуру в стеклоплавильной печи, что не всегда возможно. Но если кристаллизацию сделать управляемой, то она становится не врагом, а союзником. Для этого в расплавленное стекло вводят центры кристаллизации. Получившийся в результате материал, состоящий из смеси микрокристаллов и аморфного стекла, называется ситаллом и обладает многими полезными свойствами – см., например, https://ru.wikipedia.org/wiki/Ситаллыили более подробно https://dic.academic.ru/dic.nsf/es/52676/ситаллы.
Наконец расскажем про способы обработки стекла для применения в совсем новых качествах. Стекло состоит из оксида кремния (кремнезема), и оксидов других элементов – металлов и бора. При определенном составе стекла оксиды других элементов образуют в стекле сетчатую микроструктуру. Если их растворить кислотами, то останется только кремнезем, пронизанный сквозными порами очень малого, молекулярного размера. Получается пористое стекло, которое на вид может не отличаться от обычного стекла, но обладает уникальными адсорбционными качествами (связывание веществ на поверхности пор) и фильтрующими параметрами – оно может сквозь себя пропускать только молекулы меньше определенного размера. Фильтрующие свойства пористого стекла используются, например, при производстве вакцин.
Пеностекло – совсем другой материал, нежели пористое стекло. Пеностекло получается вспениванием расплавленного стекла добавлением в стекло специальных веществ, активно выделяющих газы при высокой температуре. Поры в пеностекле сравнительно большие, видимые невооруженным глазом и чаще изолированные, нежели сквозные. Пеностекло очень легкое, гораздо легче воды. Применяется пеностекло в основном в строительстве в качестве теплоизоляции. Подробнее про пеностекло можно почитать по ссылке https://ru.wikipedia.org/wiki/Пеностекло.
Раздел 3. Стекло не из стекла
«Стеклом» зачастую называют любой прозрачный материал, даже не имеющий никакого отношения к оксиду кремния. Самая известная альтернатива обычному (силикатному) стеклу – органическое стекло, или оргстекло, плексиглас. Научное химическое название этого вещества – полиметилметакрилат. Оргстекло имеет множество преимуществ перед обычным силикатным стеклом – отсутствие хрупкости, легкость, удобство формования и механической обработки, пропускание ультрафиолета. Но поверхность оргстекла гораздо более мягкая и легко повреждается даже песчинками, поднятыми ветром, поэтому для остекления окон оргстекло в «чистом» виде не используется (но может использоваться как один из слоев остекления вместе с силикатным стеклом). Кроме того, оргстекло легко воспламеняется. Другой часто применяемый прозрачный и твердый полимер – поликарбонат. Он прочнее и тверже плексигласа, не царапается, но разрушается от длительного воздействия ультрафиолета, поэтому в поликарбонат для использования на открытой местности добавляют УФ-стабилизаторы или наносят защитный слой. В принципе множество пластиков могут быть в твердом прозрачном состоянии, в том числе широко распространенные полистирол и поливинилхлорид, но они служат заменой стекла реже.
Сапфировое стекло, которое можно встретить на дорогих часах и смартфонах, представляет собой чистый оксид алюминия Al2O3, он же корунд, он же (с цветными добавками) рубин или сапфир. Да и вообще это не стекло вовсе, а искусственно выращенный монокристалл (кстати, российское предприятие «Монокристалл» входит в тройку мировых лидеров по производству искусственных сапфиров). Сапфир – очень твердый материал, уступающий по твердости лишь алмазу, поэтому поцарапать сапфировое стекло практически невозможно. Но на этом достоинства сапфирового стекла кончаются. Оно дорогое как по стоимости самого материала, так и по сложности обработки. Самое печальное, что оно и гораздо более хрупкое, чем даже обычное силикатное («минеральное») стекло, и если поцарапать сапфировое стекло нельзя, то разбить его при случайном ударе вполне можно. Надо сказать, что оксид алюминия для повышения прочности добавляют в состав силикатных стекол, но это уже совсем другая история.
Существуют и различные виды прозрачной керамики не на основе оксида кремния. Например, изобретенный сравнительно недавно оксинитрид алюминия, или ALON(см., например, http://fb.ru/article/345585/prozrachnyiy-alyuminiy-zamenit-bronesteklo), который журналисты обозвали почему-то «прозрачным алюминием». Все виды прозрачной керамики дороги, и ALONеще сравнительно дешевый. К тому же, далеко не из любой прозрачной керамики можно изготовить изделие достаточно большого размера, см., например, статью про нитрид кремния http://in-chemistry.ru/prozrachnaya-keramika-pozvolit-sozdat-sverkhtverdye-okna– «Относительно легко изготавливать окна диаметром от одного до пяти миллиметров. Но до одного сантиметра будет трудно добраться».
«Прозрачный алюминий» пусть будет на совести журналистов, но металлическое стекло действительно существует. Это металл в аморфном состоянии, получаемый, например, очень быстрым охлаждением из расплава. Подробнее про такие материалы можно почитать по ссылке https://ru.wikipedia.org/wiki/Аморфные_металлы. Кроме аморфного состояния, с обычным стеклом у них ничего общего нет. Металлическое стекло совершенно непрозрачно, проводит ток, лишено хрупкости и даже пластичнее обычных металлов.
Раздел 4. Пограничье
Много свойств стекла определяется его поверхностью. Например, важное для оптики преломление света. Но на поверхности стекла происходит не только преломление, но и отражение света, которое вредно. В объективах отражение света приводит к уменьшению принимаемого матрицей камеры света, к паразитным бликам на изображении и к снижению его контрастности из-за отражений света поверхностями линз внутри объектива. Поэтому уже давно линзы объективов, а также высококачественных очков, делают просветленными, нанося специальное покрытие, уменьшающее отражение света. Это покрытие можно определить по окраске отраженного света.
Бывает и наоборот, когда отражение света полезно. Вернее, не всего света, а его ненужной части. Как известно, в солнечном излучении есть не только видимый свет, который нужен нам (и комнатным растениям), но также ультафиолетовый и инфракрасный. Ультрафиолет, по крайней мере его наиболее опасная часть, через обычное стекло проходит слабо. А вот инфракрасное излучение солнца, наоборот, проходит через стекло без задержки. И если зимой от этого излучения еще может быть какая-то польза, то жарким летом от него хочется избавиться совсем. Для этого на стекло наносят специальное покрытие (основой которого чаще всего является очень тонкий слой серебра), отражающее инфракрасное излучение солнца, но более или менее хорошо пропускающее видимый свет. Таким образом получают современные солнцезащитные стекла, которые еще называют стеклами солнечного контроля. Конечно, от солнца может помочь и простая тонировка стекла, но в пасмурную осень она не способствует повышению настроения, к тому же не всякая тонировка хорошо задерживает инфракрасное излучение.
Зимой, наоборот, нежелательно тепловое излучение из помещения на улицу, приводящее к ненужному охлаждению помещения. Тепловое изучение предметов комнатной температуры стеклом не пропускается, но поглощается, от этого стекло нагревается и, как любое нагретое тело, переизлучает тепло уже на улицу. Если на внутреннее стекло нанести покрытие, отражающее инфракрасное излучение из помещения (это покрытие по сути такое же, что и солнцезащитное, но более прозрачное), то наружное стекло будет нагреваться меньше и тем самым мы сэкономим энергию на отопление. Стекло с таким покрытием называется энергосберегающим. Впрочем, и солнцезащитное стекло также энергосберегающее, так как экономит энергию для работы кондиционера. Еще энергосберегающие и солнцезащитные стекла называют «тепловым зеркалом» или низкоэмиссионным (в английском сокращении Low-E) стеклом. В одном окне можно сочетать и солнцезащитное, и энергосберегающее стекло.
На уличной поверхности стекла, особенно в мегаполисе, собирается грязь, удаление которой может быть довольно сложно – например, если это застекленная крыша. В таких случаях может помочь самоочищающееся стекло. На его поверхности есть очень тонкий слой оксида титана, который является катализатором разложения органических соединений под действием ультрафиолета. Попавшие на стекло органические загрязнения на солнце разлагаются до испаряющихся или смываемых водой веществ, а дальше очистку завершает дождь или вода из шланга.
Если на поверхность стекла наклеить защитную пленку, то даже если стекло разобьется, оно никого не поранит осколками, потому что осколки останутся приклеенными к пленке. А бывают такие защитные пленки, которые прочны сами по себе, и разбить покрытое ими стекло не так просто.
Наконец, упомянем т.н. «шумозащитные» пленки, которые предлагается наклеивать на стекло для звукоизоляции. На самом деле эффект от таких пленок невелик, самое большое доказанное уменьшение шума составило 5 децибел. Гораздо больший эффект может дать увеличение толщины стекла, применение триплекса с демпфирующей прокладкой между стеклами, грамотное изготовление стеклопакета и оконной рамы.
Раздел 5. Умное стекло
В широком смысле «умными» называют стекла, которые меняют свои свойства при изменении внешних условий. Примером могут служить т.е. фотохромные стекла («хамелеоны»), уже давно применяющиеся в очках. Под действием света в таких стеклах происходит химическая реакция, в результате которой стекло темнеет, а при уменьшении освещенности реакция идет в обратную сторону. Когда-то реакция потемнения запускалась только ультрафиолетовым светом, поэтому в помещениях и внутри автомобиля такие очки не работали, но потом фотохромные стекла научили делать чувствительными и к видимой синей области спектра. Фотохромные стекла применяют и для остекления зданий. Существуют также термохромные стекла. В них есть слой специального вещества, которое при повышении температуры становится непрозрачным, перекрывая доступ свету и тепловому излучению, при уменьшении температуры прозрачность восстанавливается.
Однако в строгом смысле термин «умное стекло», или «смарт-стекло», применим только к стёклам, которые изменяют свои свойства при подаче электрического напряжения, т.е. по команде человека или компьютера. Это не просто стёкла, а сэндвич из двух слоев стекла, между которыми заключена собственно «умная» пленка вещества, изменяющего свои оптические свойства, с прозрачными электродами для управления этим веществом. Сейчас различают три вида таких устройств:
- Электрохромные устройства (англ. ElectrochromicDevices, ECD), в которых под действием электрического напряжения происходит химическая реакция, изменяющая цвет пленки от почти полностью прозрачного до темноокрашенного (как правило, синего). Видимость сквозь пленку сохраняется при любом ее цвете. Подача напряжения нужна только для изменения цвета, изменение происходит довольно медленно, до нескольких минут, и не одновременно по всей поверхности. Ультрафиолетовый свет, как правило, существенно задерживается при любом состоянии.
- Устройства со взвешенными частицами (англ.Suspendedparticledevices, SPD). Без подачи электрического напряжения микроскопические стержнеобразные частицы располагаются хаотически и поглощают свет, а при подаче напряжения частицы выстраиваются в ряды и образуют каналы, пропускающие свет. Переключение происходит за секунды, регулированием напряжения можно регулировать степень прозрачности, видимость сквозь пленку сохраняется при любой степени прозрачности. По некоторым источникам, пленки SPDпропускают ультрафиолетовый свет, но на сайте разработчика технологии http://www.refr-spd.com/утверждается, что ультрафиолет и инфракрасное излучение блокируются в любом состоянии – хотя возможно, что это относится не к пленке, а к стеклам, в которые она заключена.
- Полимерные жидкокристаллические устройства (англ.Polymerdispersedliquidcrystaldevices, PDLC или LCD). В них используются жидкие кристаллы, которые в отсутствие напряжения ориентированы хаотически и рассеивают свет, стекло выглядит матовым. При подаче напряжения жидкие кристаллы выравниваются и рассеяние света уменьшается вплоть до почти полной прозрачности. Ультрафиолетовый свет не пропускается в любом состоянии. Переключение происходит мгновенно, регулированием напряжения можно регулировать степень прозрачности, но видимость сквозь пленку, в отличие от устройств ECDили SPD, отсутствует или сильно ограничена до достижения полной прозрачности. В то же время, также в отличие от устройств ECDили SPD, общее количество проходящего через пленку света слабо зависит от ее прозрачности, меняется только видимость сквозь пленку. В «закрытом» состоянии жидкокристаллические устройства можно в принципе использовать как экран для проектора.
Иногда «электрохромными» называют все три этих типа устройств. Еще у них есть одно общее свойство – немалая цена, которая измеряется десятками тысяч руб. за квадратный метр, а за SPD– сотнями тысяч руб. за квадратный метр. На стекла PDLCи SPDвы можете посмотреть, например, в роликах: