סקירה טכנולוגית של זכוכיות חכמות

זכוכית חכמה (Smart Glass), הידועה גם כזכוכית מתחלפת או דינמית, היא טכנולוגיה מהפכנית המשנה את שקיפותה בתגובה לגירויים כמו מתח חשמלי, חום או אור. מאז הופעתה בשנות ה-80, מטרת הפיתוח הייתה לשפר את יעילות האנרגיה במבנים, להחליף וילונות ולהעניק פרטיות דינמית ונוחות עיצובית. בזכות חדשנות מתמשכת, זכוכית חכמה הפכה לפתרון פרקטי ונפוץ בענפי הבנייה, הרפואה, התחבורה והעיצוב.

זכוכית חכמות - התפתחות היסטורית

הרעיון לזכוכית חכמה נולד בשנות ה-80, כאשר הפיזיקאי השוודי קלאס-גוראן גראנקוויסט טבע את המונח "חלון חכם". הפיתוחים הראשוניים כללו חומרים פוטוכרומיים ותרמוכרומיים, אך הפריצה המשמעותית הגיעה עם PDLC בשנות ה-90. מאז, חלה קפיצת מדרגה בזמני תגובה, שקיפות, אורך חיים, ופיתוחים כמו סרטי PDLC דביקים לשדרוג חלונות קיימים הפכו את התחום לנגיש ומסחרי.

סקירה של טכנולוגיות הזכוכית החכמה

עולם הזכוכית החכמה מציע מגוון טכנולוגיות שמטרתן לשלוט על שקיפות ואטימות הזכוכית לפי דרישה. אלה מבוססות על מנגנונים פיזיקליים, כימיים ואופטיים שונים. להלן סקירה של טכנולוגיות מרכזיות

:

זכוכית חכמה PDLC (Polymer Dispersed Liquid Crystal)

היא הטכנולוגיה השלטת כיום בתחום הזכוכיות והסרטים החכמים לפרטיות, עם נתח שוק של מעל 95% בתחום הזה. היא פועלת על בסיס גבישים נוזליים המפוזרים בתוך שכבת פולימר, ומוכנסים בין שתי שכבות זכוכית או פלסטיק מוליך. כשהמערכת כבויה, הגבישים נמצאים במצב אקראי שגורם לפיזור אור – מה שהופך את הזכוכית לאטומה. כאשר מופעל מתח חשמלי, הגבישים מסתדרים במבנה מסודר, והזכוכית החכמה נעשית שקופה. יתרונותיה כוללים מהירות תגובה גבוהה (בין 10–100 מילישניות), חיי מוצר ארוכים (מעל עשור), אפס תחזוקה שוטפת, התאמה קלה להדבקה על חלונות קיימים, ויכולת התאמה למגוון עיצובים וצורות. בנוסף, היא מציעה רמה גבוהה של פרטיות ומידיות בהפעלה.

מדבקה חכמה הפוכה PNLC (Polymer Network Liquid Crystal)

מדבקה חכמה הפוכה (PNLC) היא טכנולוגיה פחות נפוצה, אך מתקדמת יחסית, אשר מבוססת על רשת פולימרית קבועה שבתוכה מרוכזים גבישים נוזליים. בניגוד ל-PDLC, כאן המצב הטבעי של הזכוכית הוא שקוף, ורק כאשר מופעל מתח – היא הופכת לאטומה. היתרון המרכזי בטכנולוגיה זו הוא שקיפות אופטית גבוהה יותר כאשר לא מופעל זרם, מה שיכול להתאים במיוחד לשימושים שבהם השקיפות היא ברירת המחדל (למשל, תצוגות או ויטרינות). עם זאת, החסרונות שלה כוללים עלות גבוהה יותר, רגישות לתנאי ייצור, ומורכבות בהתקנה – מה שמגביל את השימוש בה לפרויקטים

מתקדמים או ייחודיים.

טכנולוגיית SPD (Suspended Particle Device)

היא טכנולוגיה שבה חלקיקים זעירים מושעים בנוזל, ומוכנסים בין שתי שכבות זכוכית. במצב רגיל (ללא מתח), החלקיקים מפוזרים בצורה שגורמת לפיזור האור – מה שמייצר מראה כהה או אטום חלקית. כאשר מופעל מתח חשמלי, החלקיקים מסתדרים בצורה מאורגנת, ומאפשרים מעבר אור ברמה שניתן לשלוט בה. היתרון הבולט של SPD הוא שליטה הדרגתית (Dimming) מדויקת ומהירה, מה שמאפשר לווסת את כמות האור שנכנסת לחלל בהתאם לצורך – לא רק מצב "שקוף/אטום", אלא גם כל דרגת ביניים. טכנולוגיה זו נפוצה בעיקר בשמשות רכב יוקרתיות, מטוסים, וחלונות גדולים במבנים מסחריים. עם זאת, עלותה גבוהה, היא דורשת בקרת חשמל קבועה, והתקנתה מורכבת יחסית.

טכנולוגיית אלקטרוכרומית (Electrochromic)

טכנולוגיה זו מבוססת על שינוי הדרגתי בגוון ובשקיפות של הזכוכית כתוצאה מתגובה כימית – לרוב חמצון וחיזור – בשכבות דקות של תחמוצות מתכת. כאשר מוזרם מתח, מתרחש שינוי בהרכב האלקטרוכימי של השכבה, מה שמשפיע על כמות האור שעוברת דרכה. היתרון המרכזי הוא היכולת לשלוט בעמעום באופן מדורג, ולכן היא מתאימה בעיקר לחזיתות בניינים, חלונות סקיילייט, ומשרדים הפונים לשמש ישירה. עם זאת, זמן התגובה שלה איטי בהרבה (יכול להימשך בין שניות לדקות), היא יקרה יחסית, ואינה מתאימה לשימושים שבהם נדרשת פרטיות מיידית.

טכנולוגיה פוטוכרומית (Photochromic)

זכוכית או סרט שמשנים את שקיפותם בהתאם לחשיפה לאור השמש (UV). מדובר בטכנולוגיה פאסיבית שאינה דורשת מקור כוח חיצוני, אך מנגד – אין אפשרות לשלוט על השינוי באופן ידני או חשמלי. שינוי הגוון קורה אוטומטית כשהשמש חזקה, והוא מתבהר כשהיא נעלמת. טכנולוגיה זו נפוצה בעיקר בתחום הרכב – למשל, במשקפיים מתכהים או שמשות צד – אך פחות מתאימה לשימוש אדריכלי או מסחרי שבו יש צורך בשליטה מדויקת ודינמית.

טכנולוגיה תרמוכרומית (Thermochromic)

טכנולוגיה המתבססת על שינוי בגוון הזכוכית בהתאם לטמפרטורת הסביבה. כשהטמפרטורה עולה – הזכוכית מתכהה. גם כאן מדובר בטכנולוגיה פאסיבית, ללא שליטה ישירה מצד המשתמש. אמנם היא חסכונית באנרגיה, אך אחד החסרונות המרכזיים שלה הוא התנהגות לא עקבית באקלים משתנה – לדוגמה, בימים מעוננים עם חום גבוה. לכן, נכון להיום, לא נעשה בה שימוש רחב מסחרי בבנייה או עיצוב פנים.

טכנולוגיית אטימה מוחלטת ECF Blackout

מדבקת החשכה ECF היא טכנולוגיה חדשנית ונישתית, המתמקדת ביצירת אטימות מוחלטת לאור – בניגוד לרוב הפתרונות האחרים, שמאפשרים רמות שונות של שקיפות. ECF Blackout פועלת באמצעות מנגנון חשמלי ש"מכבה" לחלוטין את מעבר האור. פתרון זה מתאים במיוחד לחדרי הקרנה, חדרי ניתוח, חללים רפואיים או צבאיים שבהם יש צורך בהאפלה מלאה. החיסרון הוא הצורך בהתקנה מותאמת אישית, מורכבת יותר, ובעלות גבוהה יחסית.

פורמטים של זכוכית PDLC

• זכוכית חכמה טריפלקס (רבודה) – שילוב מלא בין שכבות זכוכית עם שכבת ביניים EVA

• מדבקה חכמה – מדבקה עם LC להדבקה על זכוכית קיימת.

• פילם חכם עבור למינציה, משולבת במפעל לייצור זכוכית בטיחותית.

• זכוכית חכמה בידודית, משלבת זכוכית חכמה אריפל'ס + אוויר + זכוכית LOW-E, לאיטום תרמי ואקוסטי.

השוואה בין טכנולוגיות

טכנולוגיה	זמן תגובה	שליטה	פרטיות	צריכת חשמל	עלות	יישומים
PDLC	מילישניות	כן	כן	רק במצב שקוף	בינונית	פרטיות פנימית
PNLC	מילישניות	כן	כן	נמוכה מאוד	גבוהה	מוסדות רפואה
Electrochromic	שניות-דקות	כן	חלקית	מינימלית	גבוהה	חזיתות חוץ
פוטוכרומית	איטית	לא	לא	אין	נמוכה	רכבים
תרמוכרומית	איטית	לא	לא	אין	בינונית	גגות פסיביים
ECF Blackout	בינוני	כן	כן מוחלט	בינונית	גבוהה	הקרנה, מרפאות

כלכליות ותחזוקה

התקנת זכוכית חכמה נעה בטווח של 70–180 דולר לרגל רבוע. סרט PDLC דביק הוא הזול והפשוט ביותר להתקנה. ROI אופייני במשרדים ובתי חולים מתקבל תוך 3–5 שנים. תחזוקה כוללת רק שמירה על ניקיון ומניעת חדירת לחות.

עתיד התחום

שילוב עם מערכות בית חכם, שליטה באפליקציות, חיישנים ו-AI. פיתוחים חדשים מביאים בהירות גבוהה יותר, חסכון באנרגיה, והתאמה לאקלים קיצוני. טכנולוגיות כמו PNLC היברידי נמצאות בפיתוח למענה כפול של פרטיות + ויסות אור.

סיכום

זכוכית חכמה PDLC מובילה את תחום הזכוכית החכמה בזכות זמינות, תגובה מהירה, עלות נמוכה וללא תחזוקה. טכנולוגיות ההחשכה עדיין יקרות ודורשות תחזוקה רבה. הן משמשות בנישות ייעודיות.

שאלות ותשובות

• מה זה PDLC?

  פילם עם גביש נוזל (Liquid Crystal) המקבל שקיפות עם קבלת מתח חשמלי של 48-60 וולט AC. מציע פרטיות מיידית.

  
  

• למה טכנולוגיית PDLC מובילה את השוק?

  משלבת תגובה מהירה, אורך חיים גבוה, והתקנה גמישה. כיום הייצור הוא מסחרי והתחזוקה פשוטה

  
  

• מה היתרון של טכנולגיית Electrochromic?

  שליטה מדורגת באור בחלונות חיצוניים, חיסכון בחשמל.

  
  

• האם מוצרים מבוססי טכנולוגיה כתרמוכרומית עדיין בשימוש?

  לא, מוצרים אלו יוצרו ע"י חברת פלטוטינט והייצור פסק החל משנת 2022.

  
  

• האם ניתן לשלוט בזכוכית חכמה דרך אפליקציה?

  כן, הבקר מגיע עם מגע יבש. ניתן לשלב עם בית חכם, חיישנים ופיקוד קולי.

  
  

• מהו זמן תגובה של PDLC?

  פחות ממאה מילישניות.

  
  

• האם אפשר לשלב PDLC בזכוכית קיימת?

  כן, מדבקה חכמה מיועדת לכך. היא מגיעה עם שכבה אחת עם דבק.

  
  

• מה החסרון של טכנולגיית Electrochromic?

  איטית מאוד, יקרה, ולא משתלמת כלכלית.