By G.P. ThomasMay 6 2013

Az átlátszóság olyan fizikai tulajdonság, amelyet minden nap megfigyelünk, bár talán nem gondolunk rá túl sokat. A diafánitásként vagy áttetszőségként is ismert átlátszóság az anyagokban a fényt érintetlenül átengedi, ezáltal átlátszóvá teszi őket.

Az optikailag átlátszó anyagok számos tudományos és gyártási alkalmazásban nélkülözhetetlenek, és folyamatosan új felhasználási módokon dolgoznak, amelyek közül néhányat a cikk későbbi részében kiemelünk.

De mitől lesz egy anyag átlátszó? Mindennek köze van ahhoz, hogy az atomok, és így az elektronok hogyan helyezkednek el egy anyagban. Ha egy szilárd anyagon áthaladó foton (fényrészecske) egy azonos energiájú energiarésszel rendelkező elektronnal találkozik, akkor azt az elektron elnyeli, mivel “átugrik” egy magasabb energiaszintre. Ez azt jelenti, hogy nagyon kevés fény tud áthaladni az anyagon anélkül, hogy elnyelődne, így az anyag átlátszatlanná válik. Az átlátszó anyagok esetében azonban az energiarés nagyobb, így a fotonok nem tudják magasabb energiaszintre gerjeszteni az elektronokat. Ez lehetővé teszi, hogy a fotonok érintetlenül áthaladjanak az anyagon, így az anyag átlátszóvá válik. Tehát lényegében a fény és az anyag közötti kölcsönhatás a fény hullámhosszán és az anyag jellegén alapul.

Ezt az elméletet Phil Moriarty professzor a Nottinghami Egyetem részéről élénkebb részletességgel magyarázza.

Fontos átlátszó anyagok

Sok természetes és szintetikus anyag létezik, amely átlátszó, de az alább felsoroltak az anyagtudományban a leghasznosabb alkalmazásokkal rendelkeznek:

• Üveg
• Alumínium-oxinitrid
• Diamant
• Szafír
• Átlátszó kerámia
• Átlátszó vezető filmek

Átlátszó anyagok alkalmazásai

A fent felsorolt anyagoknak számos alkalmazási területe van, a hétköznapitól a varázslatosig.

A síküveg a legismertebb átlátszó anyag, de nem csak ablakoknál használják. Napelemek, mikroszkópok, üvegházak és sugárvédelem csak néhány a síküveg további alkalmazási területei közül.

Az alumínium-oxinitridet számos infravörös és védelmi vonatkozású alkalmazásban használják, például speciális infravörös kupolákban, átlátszó páncélzatban, lézerkommunikációs ablakokban és bizonyos félvezetővel kapcsolatos alkalmazásokban is.

A gyémánt optikai tulajdonságai biztosítják, hogy a mikrohullámú infravörös és röntgenkutatásban is alkalmazásra kerüljön, valamint fontos szerepet játszik a nagy teljesítményű lézerkimeneti ablakokban.

A szafírüveg kristályórákban, a spektroszkópia nagynyomású kamráiban és vonalkódolvasókban is alkalmazásra kerül (mivel az anyag nagy szívóssága és keménysége karcállóvá teszi).

Az átlátszó kerámiák felhasználhatók átlátszó páncélablakokban, nagy energiájú lézerekben, hőkereső rakéták orrkúpjaiban, nagy energiájú fizikában, roncsolásmentes vizsgálatokhoz használt sugárzásdetektorokban, biztonsági és orvosi képalkotó alkalmazásokban és űrkutatásban.

Az infravörös sugárzásra átlátszó anyagokat gyakran használják nagy teljesítményű űrkutatási alkalmazásokban.

Az átlátszó vezető filmeket fotovoltaikus eszközök és LED-ek elektródáiként lehet használni. Vezetőképességük alacsonyabb, mint az átlátszó vezető oxidoké, de a látható spektrumban alacsony az abszorpciójuk, így átlátszó vezetőként viselkednek.

A fotokróm üvegek alkalmazást találnak járművekben, repülőgépekben, készülékekben és a népszerű sí- és napszemüvegekben.

Az infravörös sugárzásra átlátszó anyagokat gyakran használják a nagy teljesítményű űrhajózási alkalmazásokban.

Innovációk az átlátszó anyagok terén

Az építőiparban számos üvegfajtát vezettek be. A termokróm üveg a hőre, a fotokróm üveg pedig a fényre reagál. Akkumulátoros energia vagy elektromosság átvitelével az üveg válaszfalak vagy burkolatok átlátszósága tökéletesen átlátszóról teljesen átlátszatlanná változik. Ez történhet kisfeszültségű elektromos töltések átvitelével az üvegfelületen lévő nagyon vékony bevonaton keresztül, amelyet fényintenzitásra reagáló érzékelőkkel vagy manuálisan egy kapcsolóval lehet aktiválni. Így a napenergia áteresztésének mértéke szabályozható, ami lehetővé teszi a fűtés vagy hűtés csökkentését és a mesterséges megvilágítás optimalizálását.

A jelenlegi projekt, amely a fényszabályozó átlátszóságot használja fel az épületek energiahatékonyságának maximalizálására, Werner Sobek kísérleti háza Németországban.

Werner Sobek olyan épületet próbált létrehozni, amely alkalmazkodik a fényáteresztés, a szellőzés és az abszorpció különböző szintjeihez, és azt javasolta, hogy monofunkciós cellákat építsenek az üvegbe, hogy azok kémiáját úgy változtassák meg, hogy az épület működtetéséhez minimális energiára legyen szükség.

Az átlátszó műanyag rendkívül fontos szerepet játszik az angliai The Eden projektben is. A világ legnagyobb növényi bioszférája, az Eden Project korszerű műanyag etil-tetrafluor-etilént vagy ETFE pneumatikus párnákat használ burkolatként. Ez a műanyag fólia nem csak átlátszóbb, mint az üveg, de ezek a felfújható háromrétegű párnák sokkal könnyebbek is az üvegburkolathoz képest. Ráadásul az ETFE nem romlik szennyezett környezeti körülmények között, és környezetbarát.

• Szintetikus CVD gyémánt – Hat elem
• Átlátszó anyagok – GKN
• Material Innovations – Ryerson University

Szerkesztette

G.P. Thomas

Gary a Manchesteri Egyetemen szerzett első osztályú kitüntetéses diplomát geokémiából és mesterdiplomát földtudományokból. Miután az ausztrál bányaiparban dolgozott, Gary úgy döntött, hogy szögre akasztja a geológuscsizmát, és az írásnak szenteli magát. Amikor éppen nem aktuális és informatív tartalmakat fejleszt, Gary általában szeretett gitárján játszik, vagy nézi, ahogy az Aston Villa FC a győzelem torkából ragadja ki a vereséget.

Hivatkozások

.