麻省理工學院(MIT)的研究人員發(fā)明了一種能夠制造變色窗玻璃的新方法。這種窗玻璃能夠從透明變成深色，它能夠在炎熱的天氣阻擋陽光，從而減少空調支出、節(jié)省能源。
雖然其他讓玻璃變深色的技術也已存在，但是這種新方法的顯著優(yōu)勢在于其快速反應能力和較少的能量需求。一旦玻璃由淺變深(或反過來)，這種新系統(tǒng)就幾乎不需要能量來保持新狀態(tài)。和其他材料不同，它只在狀態(tài)轉變的過程中需要消耗電力。這些結果發(fā)表于在線期刊《化學》上。
這項新發(fā)現(xiàn)使用的是電致變色材料。這篇論文的作者MIT化學教授米爾恰·丁加(Mircea Dinca)解釋道，這種材料在施加電壓的情況下會改變顏色和透明度。它們和那些在陽光下變成深色的太陽眼鏡中用到的光致變色材料很不同。光致變色材料的反應時間更長，而且透明度的改變并不大。
現(xiàn)有的電致變色材料的缺陷也較類似，應用范圍很有限。比如，波音787機型的窗玻璃采用的就是電致變色材料，它們能變深色防止強烈的陽光照射到客艙內。丁加說，當通電時這種窗玻璃就能變深，但是“如果你把電源打開，它需要好幾分鐘才會變深。顯然你肯定希望這個速度更快一些”。
而現(xiàn)有電致變色材料變色速度緩慢的原因是，材料內部的變化依賴的是電子的運動(電流)，電流使整個窗玻璃帶負電。帶正電的離子穿越材料來恢復電平衡，正是它們產生了變色效應。不過，雖然電子穿越材料的速度很快，離子的穿越速度卻慢了許多，這就限制了整體的變色速度。
MIT的團隊克服了這個問題，他們使用了一種類似于海綿的材料，叫做金屬有機骨架化合物，它可以以高速傳導電子和離子。這種材料已經使用了20年，因為它們能夠在內部儲存氣體。不過MIT的團隊首次利用了它們的電子和光學性質。
丁加表示，現(xiàn)有自遮陽材料的其他問題在于，“很難讓材料從全透明變成全黑。”即使是787機型上的窗玻璃也只能變成深綠色，并不能變成不透明。
在之前對MOF材料進行的研究中，丁加和學生制造出了一種能從透明變成藍色或綠色的材料。但是在最新的研究中，他們達到了長久以來追尋的目標，制造出了一種能夠從全透明變成近乎黑色(通過將兩種互補色，綠色和紅色混合)的涂料。新材料是用兩種化合物制造的，一種是有機材料，另一種是金屬鹽。一旦兩者被混合，它們就會自組裝成一層薄薄的，能夠變色的新材料。
Dinca表示，“正是這兩種材料的組合讓轉換時間變快，并且讓材料能夠接近黑色。大家對此感到很興奮。”
他說，這種新窗玻璃除了能夠遮陽以外，還具有其他巨大的潛力。他說，在炎熱的天氣里，大幅降低有許多窗戶的建筑物對空調的需求，“它們能夠極大地節(jié)省能源。”“當太陽射入窗戶時，你只需按一下開關，它就會變成黑色了”，它甚至能讓整個建筑物的一邊立即變黑。
現(xiàn)在這種材料的性質在實驗室內已經得到了驗證。該團隊的下一個目標是用它來制造一個小型設備(一個大約2.54厘米的樣本)，進行進一步的測試，為投資者展示其工作原理，確定該窗玻璃的制造成本。
丁加表示，需要更多的測試，才能確認初步測試的結果——一旦打開開關，材料變色后，就不需要能量來維持新狀態(tài)。不管現(xiàn)在的狀態(tài)是透明還是不透明，在轉換狀態(tài)前，不需要再打開電源提供能量。而許多現(xiàn)有電致變色材料卻需要持續(xù)電壓才能維持狀態(tài)。
丁加表示，除了智能窗玻璃以外，這種材料還能用來制造低功耗顯示器，就像用電子墨水屏一樣(用在類似于Kindle一類的設備中，它們用的也是MIT研發(fā)的技術)，只不過使用的是完全不同的方法。
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