這種玻璃能瞬間從透明變成全黑的

麻省理工學院（MIT）的研究人員發明了一種能夠製造變色窗玻璃的新方法。這種窗玻璃能夠從透明變成深色，它能夠在炎熱的天氣阻擋陽光，從而減少空調支出、節省能源。

雖然其他讓玻璃變深色的技術也已存在，但是這種新方法的顯著優勢在於其快速反應能力和較少的能量需求。

一旦玻璃由淺變深（或反過來），這種新系統就幾乎不需要能量來保持新狀態。和其他材料不同，它只在狀態轉變的過程中需要消耗電力。

這些結果發表於在線期刊《化學》（Chem）上。這篇論文的作者是MIT化學教授Mircea Dinca、博士研究生Khalid Al-Kaabi，以及曾是Dinca實驗室博士後，現在是布蘭迪斯大學（Brandeis University）助理教授的Casey Wade。

這項新發現使用的是電致變色材料。Dinca 解釋道，這種材料在施加電壓的情況下會改變顏色和透明度。它們和那些在陽光下變成深色的太陽眼鏡中用到的光致變色材料很不同。光致變色材料的反應時間更長，而且透明度的改變並不大。

現有的電致變色材料的缺陷也較類似，應用範圍很有限。比如，波音787機型的窗玻璃採用的就是電致變色材料，它們能變深色防止強烈的陽光照射到客艙內。Dinca說，當通電時這種窗玻璃就能變深，但是「如果你把電源打開，它需要好幾分鐘才會變深。顯然你肯定希望這個速度更快一些。」

而現有電致變色材料變色速度緩慢的原因是，材料內部的變化依賴的是電子的運動（電流），電流使整個窗玻璃帶負電。帶正電的離子穿越材料來恢複電平衡，正是它們產生了變色效應。不過，雖然電子穿越材料的速度很快，離子的穿越速度卻慢了許多，這就限制了整體的變色速度。

MIT的團隊克服了這個問題，他們使用了一種類似於海綿的材料，叫做金屬有機骨架化合物（Metal-Organic Frameworks，MOF），它可以以高速傳導電子和離子。這種材料已經被使用了20年了，因為它們能夠在內部儲存氣體。不過MIT的團隊首次利用了它們的電子和光學性質。

Dinca 表示，現有自遮陽材料的其他問題在於，「很難讓材料從全透明變成全黑。」即使是787機型上的窗玻璃也只能變成深綠色，並不能變成不透明。

在之前對MOF材料進行的研究中，Dinca和學生製造出了一種能從透明變成藍色或綠色的材料。但是在最新的研究中，他們達到了長久以來追尋的目標，製造除了一種能夠從全透明變成近乎黑色（通過將兩種互補色，綠色和紅色混合）的塗料。新材料是用兩種化合物製造的，一種是有機材料，另一種是金屬鹽。一旦兩者被混合，它們就會自組裝成一層薄薄的，能夠變色的新材料。

Dinca表示，「正是這兩種材料的組合讓轉換時間變快，並且讓材料能夠接近黑色。大家對此感到很興奮。」

他說，這種新窗玻璃除了能夠遮陽以外，還具有其他巨大的潛力。他說，在炎熱的天氣里，大幅降低減有許多窗戶的建築物對空調的需求，「它們能夠極大地節省能源。」「當太陽射入窗戶時，你只需按一下開關，它就會變成黑色了」，它甚至能讓整個建築物的一邊立即變黑。

現在這種材料的性質在實驗室內已經得到了驗證。該團隊的下一個目標是用它來製造一個小型設備（一個大約2.54厘米的樣本），進行進一步的測試，為投資者展示其工作原理，確定該窗玻璃的製造成本。

Dinca表示，需要更多的測試，才能確認初步測試的結果——一旦打開開關，材料變色後，就不需要能量來維持新狀態。不管現在的狀態是透明還是不透明，在轉換狀態前，不需要再打開電源提供能量。而許多現有電致變色材料卻需要持續電壓才能維持狀態。

Dinca表示，除了智能窗玻璃以外，這種材料還能用來製造低功耗顯示器，就像用電子墨水屏一樣（用在類似於Kindle一類的設備中，它們用的也是MIT研發的技術），只不過使用的是完全不同的方法。

來源 麻省理工學院

翻譯 徐寒易

TAG:環球科學 |

※有一種像玻璃一樣透明的烏賊，用燈照射就立刻從透明轉變成有色
※這個由老廠房改造的公寓，浴室的玻璃門能變成磨砂也能變透明
※從沒見過這樣的透明玻璃，能秒變一塊大屏幕
※當一切變得透明，世界會變成什麼樣子
※兩隻貓隔著一扇薄薄的透明玻璃窗， 卻好像是隔出了兩個世界
※如果人類膚色演變成透明色，那世界會是什麼樣子，是否可能實現
※為什麼要把奶茶變成透明的？原來背後還有這樣的原因
※海中藍寶石，它們竟然能變成無色透明的
※玻璃一樣透明的「玻璃襪」，有一種朦朦朧朧的性感
※旅行趣聞 日本有一種花一下雨就變成了透明玻璃
※浴室玻璃用磨砂還是透明好？聰明人都這樣裝，後悔裝錯了
※鏡頭下：當世界物品都變成了透明的，原來是這樣糟糕！
※她用超能力把模特變成透明人，這到底是怎樣做到的啊
※用這個東西洗臉一星期 面部皮膚就能呈現出鮮嫩、透明，你家也有
※如果人類膚色演變成透明色那世界會是什麼樣子
※一種純透明的神奇魚類，皮膚內臟包括血液都是透明的
※形如小蛇一樣的玻璃鰻魚，擁有透明的身體
※只需廚房中的兩種調味品，就能讓染色的水源變得透明
※一種不起眼透明的它，睡前拿來塗臉，半月擺脫皺紋，肌膚潔凈無瑕