冷了加层热了脱层新型“变色龙”建材控温又节能

美国芝加哥大学分子工程学院研究人员设计了一种类似变色龙的建筑材料，它可根据外部温度改变其颜色以及吸收或释放热量。在炎热的天气里，这种材料可释放出高达92%的红外线热量，帮助冷却建筑物内部；在较冷的天气里，这种材料只发射7%的红外线，有助于建筑物保温。研究成果近日发表在《自然·可持续发展》杂志上。

这种建筑物的低能耗方法类似于在冷的时候加一层，热的时候脱一层，可在不消耗大量能源的情况下保持建筑物的温度。

据估计，建筑物占全球能源消耗的30%，排放占全球温室气体总量的10%。大约一半的能源足迹归因于室内空间的供暖和制冷。

研究人员此前已开发出辐射冷却材料，通过增强发射红外线的能力来帮助建筑物降温。红外线是人和物体辐射的不可见热量。此外，还有防止在寒冷气候下发射红外线的材料。

此次，研究人员设计了一种不可燃的“电致变色”建筑材料，它包含一个可呈现两种构象的层:保持大部分红外线热的固态铜，或发射红外线的水溶液。在任何选定的触发温度下，该设备都可使用少量电力，通过将铜沉积到薄膜中或剥离铜来诱导状态之间的化学变化。

研究人员在论文中详细介绍了该设备如何在金属和液体状态之间快速且可逆地切换。研究表明，即使在1800个周期后，在两种构象之间切换的能力仍能保持。

研究团队还创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。他们报告称，在一栋普通的商业建筑中，用于引起材料电致变色的电力不到建筑总用电量的0.2%，但可节省建筑每年供暖和制冷消耗能源的8.4%。

我们通常理解的智能建筑，是利用计算机或通信技术为住户提供管理和服务，但其实，“智能”还可以体现在建材和结构上。譬如本文的研究，通过一种可切换的新材料为建筑物降温或升温。不过，这种材料还需要后续一些其他数据来佐证它的实用性，如自身成本是否可控、长期效果是否稳定，以及“电致变色”的安全性。但无疑，它是智能建材领域的一项突破性尝试。