De smarta fönstren, utvecklade av ingenjörer vid Stanford University och beskrivs i en studie publicerad online 9 augusti i tidskriften Joule, förlitar sig på en helt annan princip jämfört med befintliga alternativ kända som dynamiska fönster. Den nya metoden använder en polymergel innehållande metalljoner applicerade ovanpå en transparent elektrod. När spänning appliceras pläterar metalljonerna elektroderna, vilket blockerar alla våglängder för ljus. När motsatt spänning har applicerats växlar fönstren tillbaka till att vara transparent.
Det nya tillvägagångssättet erbjuder flera fördelar jämfört med befintliga elektrokromiska fönsterteknologier, säger Michael McGehee, professor i materialvetenskap och teknik vid Stanford University, som ledde forskningen.
"Många människor skulle vilja ha dynamiskt tonade fönster, och jag tror inte att de rusar för att köpa de tillgängliga produkterna, delvis eftersom det är för dyrt," sa McGehee till Live Science. "Tillgängliga elektrokromfönster har ett par mikroner av relativt dyra elektrokromiska material. Processen att lägga ner detta material är ganska kostsamt."
McGehee tillade att processen som utvecklats av hans team, som innebär att man injicerar polymerlösningen i glaset, i sig är billigare och kan bana väg för en mer utbredd användning av toningsfönster, särskilt i konstruktionen.
Tekniken, enligt McGehee, används hittills mest i flygplan och bilar. Boeing monterade till exempel toningsfönster i sitt flaggskepp 787 Dreamliner-jetflygplan. Vissa lyxbiltillverkare använder också elektrokromiska material för att tillverka bakspeglar. Men med lägre kostnader kan användningen av denna typ av teknik utvidgas ytterligare, säger forskarna.
"De kan användas i fönster i alla typer av byggnader, hem, större kommersiella byggnader," tilllade McGehee. "Vi har pratat med bilföretag och de är väldigt intresserade av att ha det i taket eller i bakrutorna. Glasögon är en spännande applikation, särskilt för människor som bär glasögon hela tiden och behöver receptlinser."
I byggnader kan tonande fönster hjälpa till att skära ut kostnaderna för uppvärmning och kylning med upp till 20 procent, genom att låta människor justera hur mycket ljus som kommer in i ett rum, sa McGehee.
Förutom de helt transparenta eller helt mörka lägena kan fönstren tonas delvis och filtrera ut bara lite ljus, sade McGehee. Människor i rummet skulle fortfarande kunna se utanför tydligt, liknande om de hade solglasögon.
"Du kan blockera 90 procent av ljuset för att minska bländningen, men du kan se vad som finns där ute," sa McGehee. "Det är inte som om du har persienner eller i ett flygplan - när du drar ner plasten är din åsikt helt borta."
McGehee sa att jämfört med tidigare teknik är de nya dynamiska fönstren mer hållbara, tack vare användningen av metall, som inte försämras på grund av exponering för solen. Under experimentet stängde forskarna på och stängde fönstren minst 5 500 gånger och såg ingen förändring i ljusöverföringen.
Fönstren filtrerar också ut alla våglängder lika, inklusive blå, vilket tidigare tekniker släpper in mer rikligt, enligt forskarna.
"Vissa av de andra fönstren ser blå ut och människorna inuti ser blå ut eftersom de släpper mer blått ljus än andra våglängder," sade McGehee.
Hittills har forskarna byggt små prototyper på 25 kvadratmeter (25 kvadratcentimeter), men sa att de redan är i samtal med tillverkare som kan hjälpa dem att uppskala teknologin.
