材料包含一個可以呈現兩種構象的層：保留大部分紅外線熱量的實心銅，有助于保持建筑物溫暖；或發射紅外線的水溶液，可以幫助冷卻建筑物。圖片來源：美國芝加哥大學分子工程學院
科技日報實習記者 張佳欣
美國芝加哥大學分子工程學院研究人員設計了一種類似變色龍的建筑材料，它可根據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92%的紅外線熱量，幫助冷卻建筑物內部；在較冷的天氣里，這種材料只發射7%的紅外線，有助于建筑物保溫。研究近日發表在《自然·可持續發展》雜志上。
這種建筑物的低能耗方法類似于在冷的時候加一層，熱的時候脫一層，可在不消耗大量能源的情況下保持建筑物的溫度。
據估計，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空間的供暖和制冷。
研究人員此前已開發出輻射冷卻材料，通過增強發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射紅外線的材料。
此次，研究人員設計了一種不可燃的“電致變色”建筑材料，它包含一個可呈現兩種構象的層：保持大部分紅外線熱的固態銅，或發射紅外線的水溶液。在任何選定的觸發溫度下，該設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狀態之間的化學變化。
研究人員在論文中詳細介紹了該設備如何在金屬和液體狀態之間快速且可逆地切換。研究表明，即使在1800個周期后，在兩種構象之間切換的能力仍能保持。
研究團隊還創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。他們報告稱，在一棟普通的商業建筑中，用于引起材料電致變色的電力不到建筑總用電量的0.2%，但可節省建筑每年供暖和制冷消耗能源的8.4%。
總編輯圈點
我們通常理解的智能建筑，是利用計算機或通信技術為住戶提供管理和服務，但其實，“智能”還可以體現在建材和結構上。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一些其他數據來佐證它的實用性，如自身成本是否可控、長期效果是否穩定，以及“電致變色”的安全性。但無疑，它是智能建材領域的一項突破性嘗試。
