新电致变色材料可帮助建筑物升温和降温

导读：你可能听说过电致变色窗或太阳镜，它们可以通过电子方式在透明和有色状态之间切换。

你可能听说过电致变色窗或太阳镜，它们可以通过电子方式在透明和有色状态之间切换。那么，同样的技术已被应用于一种新材料，如果安装在建筑物的外墙上，它既可以加热也可以冷却。

尽管它们的工作方式并不完全相同，但电致变色设备通常包含两层薄而透明的电极材料，中间夹着一种电致反应材料。后一种材料在默认情况下是透明的，但当电流在电极层之间流动时就会变暗。

由北卡罗来纳州杜克大学的科学家开发的这种新材料以类似的方式工作。它包含了两个由石墨烯制成的电极层，每个电极层的一侧都沉积了一个金格子以此来提高其导电性。在这些层之间则是含有金属纳米颗粒的液体电解质。在材料的底部是一层反射性物质--换句话说，是一面镜子。

当电流在电极之间流动时，纳米粒子通过聚集在顶部电极附近作出反应。这导致电解质变成黑色，因此它吸收并捕获进入的太阳光的可见光和近红外光谱。该材料则因此而加热，从而使其能够增加建筑物现有的加热系统。

当电流被逆转时，电解质中的纳米颗粒散开使其变成透明进而露出底层的镜子。这面镜子将阳光从材料上反射开来，此外，它还允许任何可能被困在后面的近红外光（热量）流出。通过这种方式，它能帮助建筑物保持凉爽。值得注意的是，反射层是不透明的，所以这种材料不能作为窗户玻璃使用。

科学家们现在正在进一步开发这项技术，包括增加它在透明和不透明状态之间来回循环的次数--它目前只能这样做约24次就会失去效率。

“我可以设想这种技术形成一种建筑物的围护结构或外墙以被动地加热和冷却它们，这大大减少我们的HVAC[加热、通风和空调]系统必须消耗的能量，”这项研究的首席科学家Po-ChunHsu说道，“我对这项工作很有信心，并认为它的未来方向非常有发展前景的。”