科學(xué)家制造出智能玻璃 按需透光冷熱可調(diào)

 據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室借助納米結(jié)晶技術(shù)，開發(fā)出一種能讓門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(diào)整進(jìn)入玻璃的光線，能做到明暗可控、冷熱可調(diào)，有望大幅降低建筑的空調(diào)和照明開支。相關(guān)研究發(fā)表在《自然》雜志上。

　　與現(xiàn)有的技術(shù)不同，該涂層可實(shí)現(xiàn)對(duì)可見光與產(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(jié)約能源。

　　領(lǐng)導(dǎo)該項(xiàng)目的勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室化學(xué)家迪莉婭·米莉蓉說：“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光通過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(yīng)。新研究要求他們的技術(shù)達(dá)到一個(gè)新高度，做到對(duì)可見光和近紅外光的獨(dú)立控制。這意味著使用者能夠在不增加額外熱量的情況下，保證室內(nèi)的采光，從而減少對(duì)空調(diào)和人工照明的依賴。

　　新技術(shù)核心是一種經(jīng)過重新設(shè)計(jì)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光和近紅外光，采用這一技術(shù)的窗戶還能按需切換到遮光模式(同時(shí)屏蔽近紅外光和可見光)或全明模式(讓所有光線毫無阻擋地進(jìn)入室內(nèi))。

　　研究人員發(fā)現(xiàn)，納米晶體在玻璃中微小區(qū)域的協(xié)同交互作用可增強(qiáng)電致變色效應(yīng)，這意味著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(dǎo)致了玻璃基質(zhì)結(jié)構(gòu)的重排，其拓展了玻璃基體的內(nèi)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(shè)計(jì)的角度來看，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賦予其新特性。