液态固态薄膜轻松切换1,800次,建筑温度调节再也不耗电

如何不用太多电源、不影响建筑外观,让建筑冬暖夏凉?美国科学家最近研发出的“电致变形材料”,可以让铜颗粒轻松在液态与固态之间切换,或许能提供解答。

芝加哥大学研究团队开发出的变形材料,由不容易起火的材料层层组成,包括聚氨酯薄膜、石墨烯片和金网格,其中的关键则在于水性电解质和铜颗粒。

当材料处于加热模式时,铜颗粒会沉积在薄膜上,形成一层可以吸收日照热能的固态层,若要进入冷却模式,则只要低电流通过即可,颗粒就会在电解质中分散开来,变成液态模式,反射太阳的红外热量。

经过团队测试,材料可顺利来回切换1,800次。首席研究员助理教授Po-Chun Hsu表示,就像人冷的时候可以加一件衣服保暖、热的时候再脱下,新的智慧材料让我们无需使用大量能源,即让建筑物恒温。

(Source:芝加哥大学)

电致变形材料跟电致变色材料有点相似,后者则常见于窗户薄膜跟太阳眼镜。研究人员发现,当材料处于固态加热模式时,能保留接触到的93%的红外能量,冷却模式则能反射高达92%能量。

研究人员表示,由于只要低电流就能在固态与液态模式来全切换,可节省建筑物暖通空调(HVAC)成本高达8.4%。Hsu指出,对于不需要经常切换的建筑物来说,实际上使用的电量可以忽略不计。

(Source:芝加哥大学)

另外材料在固态模式为铜金属色系,在冷却模式下则是透明的,可以显示底层的颜料,因此材料除了有温度调节优势,也会变成建筑设计元素的一环。

目前研究人员已经制造出大约6厘米宽的材料块,而且也可以通过屋顶版的格局,轻松扩大覆盖范围。团队下一步是提高材料在被动热控制方面的价值,在液态跟固态切换时有新的应用。

(首图来源:Unsplash)