它采用了不同于現(xiàn)有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的可逆金屬電沉積工藝。

　　麥吉希教授及其學(xué)生們?cè)趯?shí)驗(yàn)室工作。(圖片來源：科羅拉多大學(xué)博爾德分校)

　　建筑物的供暖、散熱以及照明系統(tǒng)消耗著大量的能量，因此它一直是碳排放的重要來源之一。也許我們未曾想到，這種能量浪費(fèi)與傳統(tǒng)的玻璃窗有著很大的關(guān)聯(lián)。寒冷冬日，窗戶將大量陽(yáng)光擋在外面，室內(nèi)取暖耗會(huì)耗費(fèi)更多的能量;炎炎夏天，窗戶又無法有效阻擋陽(yáng)光進(jìn)入室內(nèi)，室內(nèi)制冷也會(huì)耗費(fèi)大量的能量。

　　智能窗戶(Smart Window)這一新興科技能解決上述問題，它可以動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)太陽(yáng)光的透射率。天熱時(shí)，窗戶變暗，減少到達(dá)室內(nèi)的太陽(yáng)光;天冷時(shí)，窗戶變透明，增加到達(dá)室內(nèi)的太陽(yáng)光，而且這種變色過程可以迅速地自動(dòng)完成。

　　(圖片來源：勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室)

　　簡(jiǎn)單說，智能窗戶利用了電致變色、光致變色、熱致變色等特殊材料，隨著電、光、熱等外界條件變化而改變自身顏色以及透光特性，有效控制進(jìn)入室內(nèi)的太陽(yáng)輻射能量，從而達(dá)到建筑節(jié)能的目的。例如，筆者曾介紹過美國(guó)德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校研究人員利用摻雜鈮的二氧化鈦納米晶體材料，動(dòng)態(tài)地控制太陽(yáng)輻射的透過率，可以選擇性地允許可見光通過，阻擋熱量(冷卻模式);相反地，阻擋可見光，讓熱量傳輸(加熱模式)通過。另外，這項(xiàng)技術(shù)還可以在這兩種模式間迅速切換，僅僅需要幾秒鐘。

　　(圖片來源：納米快報(bào)雜志)

　　麥吉希表示：“我們正在做的就是打造一種電化學(xué)電池。我們有一個(gè)透明的電極以及一個(gè)含有金屬離子的電極。通過切換電壓，薄板金屬可以阻擋光線。這完全不同于其他人實(shí)現(xiàn)同樣效果所采用的方法。”

　　這篇論文詳細(xì)解釋了如何將金屬電鍍到透明電極上以阻擋光線，然后通過操縱電壓去除它以使窗口再次透明。它特別探討了，如何將各種電解質(zhì)與不同的支持陰離子一起使用以達(dá)到期望的效果。

　　麥吉希表示，智能窗戶技術(shù)使用戶在不遮擋視線的情況下，調(diào)整通過家庭或窗戶進(jìn)入的光線和熱量。著色能讓更多的自然光通過家庭窗戶，同時(shí)還能維護(hù)隱私，對(duì)家庭或辦公室的節(jié)能和暖通空調(diào)(HVAC)控制有著積極的影響。盡管有吸引力，但是由于這篇論文所面對(duì)的許多問題，動(dòng)態(tài)窗戶還沒有實(shí)現(xiàn)廣泛的商業(yè)化。

　　(圖片來源：科羅拉多大學(xué)博爾德分校)

　　例如，這項(xiàng)新工藝最終實(shí)現(xiàn)了比其他技術(shù)更理想的玻璃中性顏色，并允許任意的透明度調(diào)整，從80%的著色一直到0%或者完全透明。而市場(chǎng)上許多的窗戶最多只能提供70%的著色。這種轉(zhuǎn)變也可以迅速完成，3分鐘內(nèi)就可以達(dá)到60%的對(duì)比度。

　　最終產(chǎn)品的制造成本也很可能低于現(xiàn)有技術(shù)。麥吉希表示，潛在節(jié)約的成本難以估算，但用這種技術(shù)生產(chǎn)窗戶無需大型特殊工具，且產(chǎn)量很高，這意味著玻璃可以被快速制造出來。

　　麥吉希是實(shí)驗(yàn)室成員、博士生泰勒·埃爾南德斯(Tyler Hernandez)是這篇論文的第一作者，該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)采用這項(xiàng)工藝制造出了1平方英尺的窗戶。他們目前正在進(jìn)行穩(wěn)定性和其他測(cè)試，初步結(jié)果表明該產(chǎn)品具有長(zhǎng)期的耐用性，而且沒有電極腐蝕的跡象，腐蝕會(huì)降低整體性能，也是市場(chǎng)上其他版本產(chǎn)品的一大缺點(diǎn)。

　　汽車制造商也對(duì)該技術(shù)感興趣，而飛機(jī)制造商波音公司已經(jīng)在其787夢(mèng)想客機(jī)上使用了電致變色窗戶。

　　麥吉希推測(cè)，其他的應(yīng)用領(lǐng)域可能包括，隨著光線條件快速變化的自行車眼鏡或滑雪護(hù)目鏡。

　　他表示：“我的團(tuán)隊(duì)研究這個(gè)問題和工藝已經(jīng)有了一段時(shí)間。這篇論文解決了這項(xiàng)技術(shù)所面臨的許多問題，而且我們認(rèn)為未來會(huì)有很多機(jī)會(huì)。”