กระจกอัจฉริยะหรือ Smart Windows คือ นวัตกรรมการผลิตกระจกซึ่งสามารถแปรสภาพได้ตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิสิ่งแวดล้อมภายนอกได้ เช่น สามารถลดทอนหรือป้องกันความร้อนของแสงอาทิตย์ที่ส่องผ่านเข้ามาภายในอาคาร นอกจากนี้ยังสามารถปรับความสว่างของแสงธรรมชาติได้เช่นกัน ซึ่งผลดีที่ตามมาของการใช้กระจกประเภทนี้คือ ไม่ต้องติดตั้งมูลี่หรือผ้าม่านเพื่อบังแดด และไม่จำเป็นต้องเปิดหลอดไฟจำนวนมาก เทคโนโลยีนี้จัดเป็นวิธีการลดการใช้พลังงานไฟฟ้าในอาคารได้ดีวิธีหนึ่ง โดยรายละเอียดนวัตกรรมกระจกอัจฉริยะนี้ มีดังนี้
 
ประเภทของกระจกอัจฉริยะ
กระจกอัจฉริยะได้รับการพัฒนาขึ้นมามากมายหลากหลายชนิด เพื่อให้เหมาะสมกับการนำไปใช้งานในสถานการณ์ที่แตกต่างกันออกไป เช่น กระจกบางประเภทเหมาะกับการนำไปใช้เฉพาะในอาคารที่อยู่อาศัย บางประเภทก็เหมาะกับการนำไปใช้ในยานพาหนะ ซึ่งโดยทั่วไปประเภทของกระจกอัจฉริยะที่มีการใช้งานในปัจจุบัน ได้แก่
1. กระจก Thermochromic
2. กระจก Photochromic
3. กระจก Suspended Particle Devices SPD
4. กระจก Liquid Crystals
5. กระจก Electrochromic
6. กระจก Reflective Hydrides
 
โครงสร้างและการทำงานของกระจกแต่ละประเภท
1. กระจก Thermochromic และกระจก Photochromic
กระจกทั้งสองประเภทนี้ถือว่าเป็นเทคโนโลยีพื้นฐานของกระจกอัจฉริยะประเภทอื่น ๆ  โดยทั่วไปจะนำไปใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตแว่นตากันแดด การนำมาทำกระจกหน้าต่างของอาคารที่อยู่อาศัยหรือยานพาหนะจึงคงไม่เหมาะเท่าไรนัก เนื่องจากกระจกทั้งสองประเภทนี้จะตอบสนองต่อแสงแดดและความร้อนที่ผ่านเข้ามา โดยกระจกจะเปลี่ยนจากโปร่งแสงกลายเป็นทึบแสงมากขึ้น ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่สามารถควบคุมให้เป็นไปตามความต้องการได้ ตัวอย่างเช่น ในช่วงฤดูหนาว มีความต้องการให้แสงแดดส่องเข้ามาภายในอาคารเพื่อให้ความอบอุ่นแทนการใช้เครื่องทำความร้อน (Heater) หรืออาจมีความต้องการมองวิวทิวทัศน์ที่สวยงามด้านนอกจะไม่สามารถทำได้ เพราะเมื่อกระจกได้รับแสงหรือความร้อนก็จะกลายเป็นวัสดุทึบแสงทันที
เนื่องจากข้อจำกัดและอุปสรรคในการใช้งานของกระจกอัจฉริยะประเภท Thermochromic และ Photochromic ทำให้เกิดกระจกอัจฉริยะประเภทอื่น ๆ ขึ้น ด้วยการพัฒนามาจากเทคโนโลยีพื้นฐานทั้งสองนี้ ได้แก่ กระจก Suspended Particle Devices (SPD), กระจก Liquid Crystals, กระจก Electrochromic, และกระจก Reflective Hydrides โดยกระจกอัจฉริยะแต่ละประเภทที่ได้รับการพัฒนาเหล่านี้ได้รับการนำมาติดตั้งใช้งานจริงตามอาคารที่อยู่อาศัยตลอดจนยานพาหนะกันอย่างแพร่หลาย


2. กระจก Suspended Particle Devices (SPD)


// โครงสร้างและลักษณะการเรียงตัวของอนุภาคภายในกระจก SPD ระหว่างปิด/เปิดการทำงาน
(ที่มาภาพ : http://home.howstuffworks.com)

จากรูปแสดงโครงสร้างของกระจก Suspended Particle Devices หรือกระจก SPD ซึ่งประกอบด้วยกระจกประกบกันสองแผ่น โดยผิวด้านในของกระจกเคลือบด้วยสารตัวนำไฟฟ้า (Conductive coating) ส่วนบริเวณตรงกลางเป็นสารแขวนลอยในรูปของเหลวหรือแผ่นฟิล์มบาง ๆ (Suspension liquid/film) ซึ่งภายในบรรจุอนุภาคของสารแขวนลอย (Suspended particle devices) ซึ่งจะทำหน้าที่เป็นตัวบังแสง และในส่วนแหล่งจ่ายไฟตรงจะทำหน้าที่จ่ายพลังงานเพื่อควบคุมให้กระจกโปร่งแสงหรือทึบแสง โดยสามารถเลือกควบคุมแบบอัตโนมัติหรือแบบควบคุมด้วยตัวเอง (Automatic or manual)

ลักษณะการทำงานอย่างง่ายของกระจก SPD (รูปด้านซ้าย) จะเห็นว่าในระหว่างที่ไม่มีการต่อแหล่งจ่ายไฟตรงให้ผิวกระจกที่เคลือบด้วยสารตัวนำไฟฟ้า อนุภาคของสารแขวนลอยที่อัดแน่นอยู่ภายในชั้นของเหลวหรือแผ่นฟิล์มก็จะเรียงตัวอย่างกระจัดกระจายไม่เป็นระเบียบ ทำให้แสงไม่สามารถผ่านเข้ามาได้ หรือกระจกมีความทึบแสง โดยความทึบแสงของกระจกจะขึ้นอยู่กับปริมาณของอนุภาคสารแขวนลอยที่บรรจุอัดแน่นอยู่ภายใน

ในทางกลับกันเมื่อทำการต่อแหล่งจ่ายไฟตรงให้ผิวกระจกที่เคลือบด้วยสารตัวนำไฟฟ้า (รูปด้านขวา) อนุภาคของสารแขวนลอยที่อัดแน่นอยู่ในชั้นของเหลวหรือแผ่นฟิล์มก็จะเรียงตัวกันอย่างเป็นระเบียบ และเปิดช่องให้แสงผ่านไปได้ ซึ่งทำให้กระจกมีความโปร่งแสง

การควบคุมปริมาณความเข้มหรือความสว่างของแสงให้ผ่านไปได้มากหรือน้อยนั้นขึ้นอยู่กับแรงดันของแหล่งจ่ายไฟที่ป้อนให้กับสารตัวนำไฟฟ้าที่เคลือบผิวกระจกด้านใน ถ้าแรงดันมากการจัดเรียงตัวของอนุภาคก็จะเป็นระเบียบเปิดช่องได้กว้างทำให้แสงสามารถผ่านได้มาก แต่ถ้าแรงดันน้อยการจัดเรียงตัวของอนุภาคก็จะไม่ค่อยเป็นระเบียบช่องเปิดได้แคบทำให้แสงผ่านได้น้อยกว่า การควบคุมปริมาณแสงที่ผ่านเข้ามาในกระจกจึงเป็นการควบคุมปริมาณแรงดันที่จะจ่าย โดยสามารถควบคุมด้วยตัวเองด้วยรีโมตหรือรีโอสตาร์ต (Rheostat) แต่ถ้าเป็นแบบอัตโนมัติก็จะต้องใช้เซนเซอร์ตรวจจับแสงจำพวกโฟโตเซลหรือแอลดีอาร์มาเป็นตัวควบคุม

กระจกที่ใช้เทคโนโลยีแบบ Suspended Particle Devices หรือ SPD สามารถจะนำไปประยุกต์ใช้เป็นโดมมุงหลังคา กระจกหน้าต่าง แผ่นบังแสง กระจกมองหลังรถยนต์ แว่นกันลมใช้กับการเล่นสกี หรือจอมอนิเตอร์สำหรับคอมพิวเตอร์ เป็นต้น

 
// ตัวอย่างการนำกระจกอัจฉริยะไปติดตั้งใช้กับอาคาร (ที่มาภาพ : www.glassappsource.com, http://smartmaterials.me)

ที่มา:
http://home.howstuffworks.com/home-improvement/construction/green/smart-window2.htm
กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน. เอกสารเผยแพร่ หมวดที่ 1: การออกแบบอาคารประหยัดพลังงาน (Passive design for buildings)