美國新澤西州韋斯特菲爾德的科技作家邁克爾·艾布拉姆斯(Michael Abrams)月中在《ASME》雜志網上發文說，美國杜克大學的研究人員正在開發一種材料，用于我們的墻壁，也許有一天還可用于窗戶，在需要溫暖的時候吸收陽光，不需要溫暖的時候反射陽光……[1]

納米材料幫助研究人員開發一種”窗口”可調的材料，用于吸收和反射陽光。

太陽是可愛、生態友好、可再生的熱源，有很多方法，可用來給我們的建筑和家庭供暖。但并不總是冬天。當我們試圖降溫時，任何可以用來吸收太陽光熱能的非能動材料都會成為麻煩。

但現在美國杜克大學的研究人員正在開發一種材料，用于我們的墻壁，也許有一天還可用于窗戶，在我們需要溫暖的時候吸收陽光，不需要溫暖的時候反射陽光。

幾個世紀以來，我們一直有材料做這兩種事。黑色的東西吸收輻射熱能，鏡子把它反射出去。

這個大學機械工程和材料科學系的教授，論文《用于電致變色協同太陽能和輻射熱管理的超寬頻透明導電電極》的合著者Po-Chun Hsu曾問，“為什么不把它們結合起來，提供可調性呢?” 這篇論文于去年10月份發表在美國化學學會的《能源快報》上[2]。“我們有季節變化，確實想盡可能地利用周圍任何可再生和可持續的東西。”

Hsu和他的同事最初創造了一個可以在兩種材料之間機械切換的表面，就像在巴士頂部的廣告一樣可以旋轉。盡管他們的發明證明這種方法的有效性，但他們發現建筑師和建筑工程師并不想依賴既笨重又容易破損的運動部件。

所以他們轉向相對較新的電致變色窗戶的世界。當夾在兩個電極之間的材料受到一點點電擊時，這種智能窗格可以從不透明轉換為透明。不幸的是，它們只對可見光有效，而且不能阻擋能太陽的中-紅外波長帶來的熱量。為此，他們需要一種新的材料。

Hsu說，“要操縱這么大的光譜范圍是很困難的，而且也很難完全反轉。” “轉向納米顆粒絕對是我們‘頓悟’的時刻之一。” 他們使用帶金微網格的單層石墨烯，獲得寬頻透光率以及誘導變暗需要的電化學反應所需的電導率。在需冷卻的環境，這一層可以變得透明，展示為一面反射太陽輻射的鏡子。

Hsu說，“因為它本質上可逆，可以創造這種太陽能吸收器，讓它消失，再創造一次，然后讓它消失。”

太空溫差嚴酷，有如此不透明度高度可調的材料，顯然非常有用。Hsu說，“它可以幫助我們在太空任務中保持設備的溫度，或者有一天幫助火星上的人類，任何這種可能性都讓我非常非常興奮。”

目前，這種材料只在實驗室內制成并演示過，第一個原型樣本只有幾厘米寬。用于覆蓋我們的墻壁和衛星之前，需要改變的不僅是它的大小。首先，要生產這種金屬，使用銀和有機溶劑，應用于大面積的建筑物外墻，既不切實際又很昂貴。而且目前在冷卻模式下，這種材料仍然會捕獲某些熱能(部分原因是他們現在使用的電解液有點紅色)。其中大部分可以使用不同的材料來處理，而Hsu希望改用水溶劑和電解質，既能降低成本，又能提高冷卻能力。

Hsu說，“我認為值得高興的是，證明有這個平臺可以繼續。” “通過改變材料，希望我們能漸漸地提高性能。”

電致變色協同太陽能和輻射熱管理示意圖

依據資料：

1 Michael Abrams，A Tunable Material for Capturing and Releasing Heat，ASME，Feb 16, 2022

2 Yunfei Rao et al., Ultra-Wideband Transparent Conductive Electrode for Electrochromic Synergistic Solar and Radiative Heat Management, ACS Energy Lett. October 14, 2021;

https://doi.org/10.1021/acsenergylett.1c01486