美研制出按需透光的智能玻璃

美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室借助納米結(jié)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(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(kāi)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(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zui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(guó)家實(shí)驗(yàn)室化學(xué)家迪莉婭·米莉蓉說(shuō)：“在美國(guó)，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(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(jiàn)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(lài)。

    新技術(shù)核心是一種經(jīng)過(guò)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(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（讓所有光線毫無(wú)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。zui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(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。