Tartu teadlaste leiutatud klaasi saab läbipaistmatuks muuta

Teadlased Kristjan Saal (esiplaanilt), Martin Timusk, Martin Järvekülg ja Rünno Lõhmus näitavad oma laboratooriumis juhtmetega ühendatud klaasitükki ehk elektrooptilist klaasi. Foto: Margus Ansu

Kardinatööstuse tulevik on tume, sest Tartu nano­teadlased on loonud uut tüüpi aknaklaasi, mida saab lihtsa nupuvajutusega muuta läbipaistmatuks.

Kujutlege moodsate klaasseintega auditooriumi või koosolekuruumi. Kui ruum on tühi, võib igaüks sellesse läbi seinte pilku heita. Ent kui toas tehakse tööd, muutuvad klaasseinad ühe lülitivajutusega piimjalt läbipaistmatuks.

Või laske fantaasial lennata oma elutoaakna varal: kui selle klaas suudaks üheainsa hetkega muutuda siivsalt varjavaks sirmiks, kas vajaksite siis enam kardinaid?

Klaas, mis muudab elektrivoolu toimel oma optilisi omadusi (st läbipaistvust), ei ole enam mingi ulmeline materjal. Tartus tegutseva Eesti Nanotehnoloogiate Arenduskeskuse (Nano TAK) teadlased on koostöös Tartu Ülikooli Füüsika Instituudiga sellise klaasi juba välja mõelnud ning AS Andrese Klaas teeb ettevalmistusi leiutise tootma hakkamiseks.

Uuenduslik meetod

Tavaolekus on see klaas peaaegu läbipaistmatu, näiteks klaasi taga paiknevast inimnäost võib aimata vaid väga ähmast kontuuri. Lülitile vajutamine muudab klaasi aga selgeks ja kirkaks aknaklaasiks.

Nagu võibki arvata klaasi loonud teadusasutuse nime põhjal, on efekt seotud nanotehnoloogia saavutustega. Läbipaistvust muutev klaas koosneb tegelikult kahest üksteise vastu liimitud klaasitahvlist. Kummalegi tahvlile on enne kokkukleepimist kantud üliõhuke läbipaistev, elektrivoolu juhtiv indium-tinaoksiidi kiht, kahe oksiidikihi vahel aga on sool-geelklaasi kiht.

Viimane on teadlaste sõnul justkui tavaline klaas, ainult et vedel. Kiht tahkestub alles pärast klaasitahvlitele kandmist. Kõige olulisem on aga see, et sool-geelklaas sisaldab mikros­koopilisi vedelkristalli tilku. Just viimased muudavadki klaasi kord läbipaistvaks, kord läbipaistmatuks.

Kui indium-tinaoksiidi kihtidesse lastakse elektrivool, siis reastuvad sool-geelklaasis asuvad vedelkristalli molekulid elektrivälja mõjul nõnda, et klaasist on võimalik läbi vaadata, selgitab Kristjan Saal. Kui vool lakkab, siis pööravad vedelkristalli molekulid end tagasi suvalisse asendisse ning selle tulemusena valgus hajub, klaasi optiline läbipaistvus kaob.

Läbilaskvust muutvaid klaasitooteid on maailmas püütud valmistada varemgi, kuid need baseeruvad orgaanilistel polümeeridel.

Kas olete säärast toodet kunagi praktilises kasutuses kohanud? Tõenäoliselt mitte – põhjuseks on arvatavasti senituntud tehnoloogia keerukus ja selle abil sündiva klaaspaketi kehv vastupanuvõime väliskeskkonnale (näiteks UV-kiirgusele).

Tartlaste tehnoloogia on selles osas revolutsiooniline.

Esiteks võib nende klaasi valmistada tavalisel toatemperatuuril ja tulemus on mitu korda odavam kui varasemal meetodil optilist läbilaskvust muutvat materjali produtseerides.

Teiseks ei näe tartlased põhimõttelist raskust läbipaistvust reguleeriva geelikihiga ükskõik kui suurte klaasipindade katmisel – teadlased ise on selleks otstarbeks kasutanud näiteks modifitseeritud värvipihustit. Pihustamine lahendab vanale tehnoloogiale saatuslikuks saanud klaasi ebaühtluse probleemi – pealtnäha sile aknaklaas on pisut laineline ja veidi kõikuva paksusega.

Patent olemas

Ning kolmandaks, uudne klaas ei karda UV-kiirgust ja muid keskkonnamõjusid rohkem kui kõige tavalisemgi aknaklaas.

Nano TAKi juhataja Ilmar Kingi sõnul on ka väga oluline, et kirjeldatud metoodikale on võetud patent. See võimaldab tugevat konkurentsieelist Eestis loodud tehnoloogiale.

Just seepärast plaanibki Nano TAKi koostööpartner Andrese Klaas hakata kõnealust klaasi tootma ja juba ehitab vastavat liini. Klaasi loojad on algusest peale pannud rõhku sellele, et tulevane toode oleks odav ning sobiks seega laiale tarbijaskonnale.

«Näiteks mina elan esimesel korrusel ning minu köögiaknale kuluks selline klaas väga ära,» mõtiskleb Rünno Lõhmus.

Keskmine aken tarbiks voolu umbes sama palju nagu keskmine säästupirn, sedagi vaid siis, kui klaas on läbipaistev. Lisaks võiks säärane klaas olla tänuväärne disainimaterjal sise- ja väliskujunduste loomisel, samuti reklaamitahvlite valmistamisel ja isegi teatud tüüpi teaduslike mõõteseadmete konstrueerimisel.