عصر جديد من النوافذ الموفرة للطاقة: تطور وتحديات وإمكانيات طلاءات الزجاج المتطورة

النوافذ جزء أساسي في أي مبنى لأنها تدخل النور والهواء وتضفي مظهراً جميلاً. عبر التاريخ، تحولت من ثقوب بسيطة تُغطى بجلد أو خشب إلى زجاج واضح. بدأ الرومان باستعمال الزجاج، ثم انتشر في أوروبا من القرن السابع عشر بعد ظهور طريقة «الزجاج العائم» التي تنتج ألواحاً كبيرة بسماكة متساوية.

اليوم، أصبحت مهمة النوافذ أكبر من مجرد إدخال الضوء؛ فهي تساعد على توفير الكهرباء وتُحسّن الراحة داخل الغرفة. لكن الزجاج يعاني من وهج الشمس وانكشاف الرؤية وخروج الحرارة وتلوث بيئة التصنيع. لذلك أُدخل الزجاج المزدوج والطلاء الرقيق الذي يعكس الحرارة لكنه يبقي الرؤية واضحة.

أنواع الطلاءات كثيرة: طلاء يعكس الحرارة داخل الغرفة، طلاء يعكس الضوء الخارجي، طلاء يقلل الانعكاس المزعج، وآخر يتخلص من الأوساخ تلقائياً. الهدف من كل نوع تقليل الفاتورة أو تقليل التنظيف أو تخفيف أشعة الشمس. الطلاء الحراري يقلل خسارة الحرارة إلى النصف، والطلاء العاكس يطرد ثمانين بالمئة من أشعة الشمس قبل دخولها.

في عام 2024، أعلن فريق من جامعتي بيتسبرغ وأكسفورد عن طلاء زجاجي نحيف بالنانو يتفاعل مع الحرارة والضوء. يتكوّن من عدة طبقات تحتوي على أكسيد الإنديوم والقصدير وثاني أكسيد الفاناديوم. يُرشّ الطلاء بطريقة «الترسيب الذري Layer» التي توزّع المادة ذرّة ذرّة، فتخرج طبقة متساوية تماماً. فوقها طلاء ثانوي من مادة BN-C شفافة جداً، تحمي السطح من الخدوش والأشعة فوق البنفسجية وتتحمل التغيرات الحرارية.

يتوقع الفريق أن يخفض الطلاء استهلاك المباني من الكهرباء والتدفئة بنسبة تصل إلى ثلاثين بالمئة، ما يقلل انبعاث ثاني أكسيد الكربون بملايين الأطنان سنوياً. يُرشّ الطلاء على الزجاج القديم أيضاً، فيُجدي مع المباني الموجودة فلا حاجة لاستبدال النوافذ بالكامل. بهذا تكون النوافذ الذكية خطوة عملية نحو العمارة الصديقة للبيئة.