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电致变色材料也能用在建筑外墙,省下供暖制冷费用

2024-11-05 220


电致变色玻璃的发明让窗户跟眼镜有着调光的功能,而现在科学家发现,电致变色材料也可以应用在建筑外墙上,也可以帮助建筑供暖与降温,有效减少暖气与空调的能耗。

所谓的“电致变色”,是指材料结构因电场变化而改变,颜色出现可逆的变化,虽然说运作方式略有不同,但通常电致变色设备结构都是由两片透明、可导电的玻璃(电极)组成,中间填充电致变色溶液,而美国杜克大学研发的新型电致变色材料结构也类似。

新材料的电极层为石墨烯,每片电极一侧都沉积一层黄金增加导电度,石墨烯中间还夹着含有金属奈米粒子的电解质,材料最底部则是一层反光物质(也可以说是镜子)。

当电流通过后,电解质中的奈米粒子会集中在顶部,电解质颜色变暗,吸收可见光和近红外光,有效强化建筑物供暖系统;反之,电解质中的奈米粒子散开后,就会转而透明、露出底下的镜子,反射阳光减少进入建筑的热量。

(Source:杜克大学)

不过需要注意的是,新材料的反射层不是透明的,无法像其他电致变色材料当作窗户,少一个功用。杜克大学机械工程和材料科学助理教授 Po-Chun Hsu 认为,这种技术能应用在建筑外壳与立面(外墙),被动方式加热和冷却房屋,进而减少在暖通空调(heating, ventilation and air conditioning,HVAC)的能耗。以美国来说,可以将建筑能源使用减少近 20%。

科学家现在也正持续优化材料,希望能增加材料在透明和变色间来回循环的次数,目前只能维持 24 次。

  • Electrochromic material could help buildings heat up and cool down
  • Smart material switches between heating and cooling in minutes

(首图来源:pixabay)

2021-10-29 16:54:00

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