大型櫥窗能提供光線和景觀,但是對(duì)于節(jié)能和保護(hù)隱私通常無能為力。玻璃在冬天會(huì)將熱量向外傳送,而在夏天又會(huì)把外面的熱量吸收到屋里。唯一實(shí)際的解決辦法就是掛上窗簾或使用百葉窗。
但是現(xiàn)在出現(xiàn)了一種新的玻璃,它像變色龍那樣改變顏色,能從不透明變成透明,還能根據(jù)不同的光線波長作出調(diào)節(jié)。對(duì)于擁有巨大玻璃櫥窗的建筑,它可以加強(qiáng)其能源效率,從而為房屋主人免去選擇窗簾的辛苦。

這種玻璃是加利福尼亞州伯克利勞倫斯國家實(shí)驗(yàn)所(LBNL)和巴塞羅那自治大學(xué)的科學(xué)家們研制出來的。它用鈮酸鹽制造。鈮酸鹽是一種化合物,由鈮和氧兩種元素組成。這些成份同納米級(jí)別的銦錫氧化物(ITO)晶體進(jìn)行混合。ITO用于制造觸摸屏,記錄手指何時(shí)接觸屏幕。這些科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)成果發(fā)表在8月14日一期的《自然》雜志上。
如此形成的材料稱作玻璃,因?yàn)樗邆洳AУ慕Y(jié)構(gòu)特性:其中的分子混雜為一團(tuán),沒有清晰的模式,就像液體那樣。但是與液體不同,玻璃不能流動(dòng)。
為了制造這種智能玻璃,研究人員將鈮酸鹽溶解在水中,然后加入ITO的納米晶體。這些鈮酸鹽分子同ITO相連結(jié),形成微小的團(tuán)簇。LBNL的材料科學(xué)家迪莉婭·米爾利龍領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)研究。她說:“技巧在于如何制造納米晶體。”米爾利龍說,除此之外,實(shí)驗(yàn)涉及的化學(xué)相對(duì)簡單,整個(gè)過程都是在室溫下進(jìn)行的。
然后,研究人員通過加熱該溶液來讓它蒸發(fā)。于是,鈮酸鹽-ITO混合物轉(zhuǎn)變成一種無固定形狀的物體—一種玻璃。
接下來,科學(xué)家將這種鈮酸鹽玻璃層放在一個(gè)電極上,然后在玻璃上涂上一層電解液,接著加上另一個(gè)電極。當(dāng)科學(xué)家給兩個(gè)電極通電時(shí),玻璃改變了它的透明度。加上4伏特電壓時(shí),玻璃完全透明。但加上2.3伏電壓時(shí),該玻璃可以阻隔近紅外光。通1.5伏電壓時(shí),它可以阻隔可見光和近紅外光。
通電可以改變納米晶體的結(jié)構(gòu),因此這種玻璃就能阻隔某種波長的光。
在實(shí)際使用中,這種智能玻璃將作為一種數(shù)微米厚的薄層附著在普通玻璃上。研究人員還需要做更多工作,才能讓這種智能玻璃成為各種建筑物上的固定裝置。