電致變色材料也能用在建築外牆,省下供暖製冷費用

作者 | 發布日期 2021 年 10 月 29 日 10:00 | 分類 能源科技 Telegram share ! follow us in feedly


電致變色玻璃的發明讓窗戶跟眼鏡有著調光的功能,而現在科學家發現,電致變色材料也可以應用在建築外牆上,也可以幫助建築供暖與降溫,有效減少暖氣與空調的能耗。

所謂的「電致變色」,是指材料結構因電場變化而改變,顏色出現可逆的變化,雖然說運作方式略有不同,但通常電致變色設備結構都是由兩片透明、可導電的玻璃(電極)組成,中間填充電致變色溶液,而美國杜克大學研發的新型電致變色材料結構也類似。

新材料的電極層為石墨烯,每片電極一側都沉積一層黃金增加導電度,石墨烯中間還夾著含有金屬奈米粒子的電解質,材料最底部則是一層反光物質(也可以說是鏡子)。

當電流通過後,電解質中的奈米粒子會集中在頂部,電解質顏色變暗,吸收可見光和近紅外光,有效強化建築物供暖系統;反之,電解質中的奈米粒子散開後,就會轉而透明、露出底下的鏡子,反射陽光減少進入建築的熱量。

(Source:杜克大學)

不過需要注意的是,新材料的反射層不是透明的,無法像其他電致變色材料當作窗戶,少一個功用。杜克大學機械工程和材料科學助理教授 Po-Chun Hsu 認為,這種技術能應用在建築外殼與立面(外牆),被動方式加熱和冷卻房屋,進而減少在暖通空調(heating, ventilation and air conditioning,HVAC)的能耗。以美國來說,可以將建築能源使用減少近 20%。

科學家現在也正持續優化材料,希望能增加材料在透明和變色間來回循環的次數,目前只能維持 24 次。

(首圖來源:pixabay