材料包含一個(gè)可以呈現(xiàn)兩種構(gòu)象的層：保留大部分紅外線熱量的實(shí)心銅，有助于保持建筑物溫暖；或發(fā)射紅外線的水溶液，可以幫助冷卻建筑物。圖片來源：美國芝加哥大學(xué)分子工程學(xué)院
科技日報(bào)實(shí)習(xí)記者?張佳欣
美國芝加哥大學(xué)分子工程學(xué)院研究人員設(shè)計(jì)了一種類似變色龍的建筑材料，它可根據(jù)外部溫度改變其顏色以及吸收或釋放熱量。在炎熱的天氣里，這種材料可釋放出高達(dá)92%的紅外線熱量，幫助冷卻建筑物內(nèi)部；在較冷的天氣里，這種材料只發(fā)射7%的紅外線，有助于建筑物保溫。研究近日發(fā)表在《自然·可持續(xù)發(fā)展》雜志上。
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這種建筑物的低能耗方法類似于在冷的時(shí)候加一層，熱的時(shí)候脫一層，可在不消耗大量能源的情況下保持建筑物的溫度。
據(jù)估計(jì)，建筑物占全球能源消耗的30%，排放占全球溫室氣體總量的10%。大約一半的能源足跡歸因于室內(nèi)空間的供暖和制冷。
研究人員此前已開發(fā)出輻射冷卻材料，通過增強(qiáng)發(fā)射紅外線的能力來幫助建筑物降溫。紅外線是人和物體輻射的不可見熱量。此外，還有防止在寒冷氣候下發(fā)射紅外線的材料。
此次，研究人員設(shè)計(jì)了一種不可燃的“電致變色”建筑材料，它包含一個(gè)可呈現(xiàn)兩種構(gòu)象的層：保持大部分紅外線熱的固態(tài)銅，或發(fā)射紅外線的水溶液。在任何選定的觸發(fā)溫度下，該設(shè)備都可使用少量電力，通過將銅沉積到薄膜中或剝離銅來誘導(dǎo)狀態(tài)之間的化學(xué)變化。
研究人員在論文中詳細(xì)介紹了該設(shè)備如何在金屬和液體狀態(tài)之間快速且可逆地切換。研究表明，即使在1800個(gè)周期后，在兩種構(gòu)象之間切換的能力仍能保持。
研究團(tuán)隊(duì)還創(chuàng)建了新材料在不同城市的典型建筑中降低能源成本的模型。他們報(bào)告稱，在一棟普通的商業(yè)建筑中，用于引起材料電致變色的電力不到建筑總用電量的0.2%，但可節(jié)省建筑每年供暖和制冷消耗能源的8.4%。
總編輯圈點(diǎn)
我們通常理解的智能建筑，是利用計(jì)算機(jī)或通信技術(shù)為住戶提供管理和服務(wù)，但其實(shí)，“智能”還可以體現(xiàn)在建材和結(jié)構(gòu)上。譬如本文的研究，通過一種可切換的新材料為建筑物降溫或升溫。不過，這種材料還需要后續(xù)一些其他數(shù)據(jù)來佐證它的實(shí)用性，如自身成本是否可控、長期效果是否穩(wěn)定，以及“電致變色”的安全性。但無疑，它是智能建材領(lǐng)域的一項(xiàng)突破性嘗試。
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