科學(xué)家制造出智能玻璃 按需透光冷熱可調

 據物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報道，美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗室借助納米結晶技術(shù)，開(kāi)發(fā)出一種能讓門(mén)窗更聰明的智能玻璃。這種玻璃中嵌入了一層超薄納米涂層，可按需調整進(jìn)入玻璃的光線(xiàn)，能做到明暗可控、冷熱可調，有望大幅降低建筑的空調和照明開(kāi)支。相關(guān)研究發(fā)表在《自然》雜志上。

　　與現有的技術(shù)不同，該涂層可實(shí)現對可見(jiàn)光與產(chǎn)生熱量的近紅外(NIR)光的選擇性控制，以便在不同的氣候條件下最大限度地保證舒適性和節約能源。

　　領(lǐng)導該項目的勞倫斯伯克利國家實(shí)驗室化學(xué)家迪莉婭·米莉蓉說(shuō)：“在美國，我們所消耗的所有能源中大約有四分之一用于建筑的照明、取暖和制冷。目前城市中的不少建筑都被大量的玻璃所覆蓋，新材料的使用將大幅提高這類(lèi)建筑的能源使用效率。”

　　米莉蓉的研究小組此前因研制出能夠阻擋近紅外光而讓可見(jiàn)光通過(guò)的隔熱玻璃而為世人所知，該技術(shù)的關(guān)鍵在于電致變色效應。新研究要求他們的技術(shù)達到一個(gè)新高度，做到對可見(jiàn)光和近紅外光的獨立控制。這意味著(zhù)使用者能夠在不增加額外熱量的情況下，保證室內的采光，從而減少對空調和人工照明的依賴(lài)。

　　新技術(shù)核心是一種經(jīng)過(guò)重新設計的電致變色材料，由氧化銦錫納米晶體和嵌入在玻璃基質(zhì)中氧化鈮組成。除了能分別控制可見(jiàn)光和近紅外光，采用這一技術(shù)的窗戶(hù)還能按需切換到遮光模式(同時(shí)屏蔽近紅外光和可見(jiàn)光)或全明模式(讓所有光線(xiàn)毫無(wú)阻擋地進(jìn)入室內)。

　　研究人員發(fā)現，納米晶體在玻璃中微小區域的協(xié)同交互作用可增強電致變色效應，這意味著(zhù)可以在不犧牲性能的前提下進(jìn)一步降低涂層的厚度。最關(guān)鍵的是，這種納米晶體玻璃界面的原子連接方式導致了玻璃基質(zhì)結構的重排，其拓展了玻璃基體的內部空間，使電荷的移動(dòng)和進(jìn)出更加容易，這也為新型電池材料的研發(fā)提供了思路。而從材料設計的角度來(lái)看，他們證明了能夠用在單一同質(zhì)材料中增加不同材料的方式來(lái)賦予其新特性。