Termokromik merupakan proses perubahan warna suatu material karena perubahan temperatur yang bersifat reversibel. Perubahan warna termokromik bukan terjadi karena perubahan fase material, sehingga termokromik dibatasi oleh titik didih untuk material cair dan titik lebur untuk material padat. Termokromisme dapat terjadi karena perubahan struktur kimia material atau struktur fisik suatu material. Perubahan warna pada proses termokromik dapat diamati secara langsung dan akan kembali ke warna semula bila temperatur kembali seperti semula. Mekanisme termokromik bervariasi tergantung pada struktur material pada tingkat molekulnya.
Termokromisme dapat terjadi tidak hanya pada spektrum cahaya tampak namun juga pada spektrum lain dalam gelombang elektromagentik sehingga reaksi termokromik seolah-olah tidak terlihat. Pada material termokromik, temperatur dimana material mulai mengalami transisi warna disebut temperatur transisi atau dikenal juga sebagai temperatur kritis.
- Material
Material termokromik menunjukan perubahan warna yang tajam ketika dikenakan perbedaan temperatur yang cukup besar. Sistem ini memiliki jangkauan aplikasi yang luas di bidang fiber optik, optika, instrumen penyimpan cahaya, dan sensor optika. Perilaku termokromik berasal dari penyusunan ulang molekul, stereoisomerisme, dan perubahan pada struktur kristal. Beberapa fase antara atau intermediet yang disebut mesofase terbentuk ketika material berubah dari keadaan kristalin padat menjadi keadaan cair isotropik. Transisi fase ini bisa terjadi karena pengaruh temperatur atau pelarut.
Dalam kurun waktu lima tahun terakhir, material yang dapat merespon perubahan temperatur berperan penting pada jendela cerdas termokromik karena perkembangannya yang pesat. Terdapat beberapa jenis material yang sudah diuji dan dikembangkan sehingga dapat diaplikasikan ke dalam jendela cerdas berjenis termokromik. Material tersebut ialah vanadium oxide (VO2), hydrogels, ionic liquids, liquid crystals, dan perovskites.
- Struktur
Berbeda dengan jendela cerdas fotokromik yang disusun oleh lembaran fotokromik dan jendela yang sudah ada, struktur dari jendela cerdas temokromik untuk aplikasi pada bangunan hanya terdiri dari jendela saja. Oleh karena itu, perlu renovasi bangunan jika hendak menggunakan jendela cerdas termokromik atau pemasangan jendela ini dilakukan di awal ketika dalam tahap konstruksi bangunan.
Struktur jendela fotokromik untuk penelitian terdiri dari dua lapisan yakni substrat dan lapisan termokromik. Sementara itu, untuk aplikasi praktis strukturnya terdiri dari lapisan substrat yang mengapit lapisan termokromik dan pelapis emisivitas rendah seperti ditunjukkan pada Gambar berikut.
Adapun penjelasan dari setiap komponen dari jendela cerdas termokromik adalah sebagai berikut:
- Substrat. Substrat adalah tempat melekatnya lapisan termokromik dan juga berfungsi untuk melindungi lapisan termokromik. Substrat untuk jendela cerdas termokromik pada umumnya adalah berupa kaca bening dengan ketebalan 3 mm.
- Lapisan termokromik. Lapisan ini merupakan komponen terpenting dalam jendela cerdas termokromik dan memiliki ketebalan dalam orde nanometer. Ketika lapisan ini diberikan kalor hingga menyebabkan temperatur permukaan lapisan berubah, maka lapisan termokromik akan mengalami perubahan warna. Titik kritis dimana lapisan termokromik mengalami perubahan pada umumnya di atas 60oC.
- Lapisan beremisivitas rendah. Lapisan ini sering disebut dengan lapisan low-E (low-emissivity), berfungsi untuk menghalangi transmisi sinar ultraviolet, mencegah terjadinya silau pada cahaya yang masuk, dan juga memantulkan radiasi termal yang dibawa oleh sinar matahari.
Beberapa produk jendela termokromik juga dilengkapi dengan isian udara atau gas inert yang diisi diantara kaca dan lapisan termokromik, jadi terdapat dua lapisan gas inert. Lapisan gas inert tersebut berfungsi untuk mengurangi transmisi termal dari luar ke dalam jendela atau sebaliknya.
Referensi:
Siddiq, N. A., Hendinata, L. K., Fikri, A. I. R., & Prilia, R. (2022). JENDELA CERDAS (SMART WINDOWS): Deskripsi Teknologi dan Potensi Penghematan pada Bangunan. UGM PRESS.