然而,在炎热的夏天,人们可能想要可见光的亮度,但不想要红外线的热量。在冬天,他们可能两者都想要。此外,他们可能希望软化可见光,这样他们就不必整天都眯着眼睛。这就是新的"液体窗口"的用处。
这种窗户由本-哈顿教授领导的多伦多大学的一个科学家团队开发,其灵感来自鱿鱼、墨鱼和磷虾的变色皮肤。这些动物能够在其皮肤下的细胞中移动色素,在透明和不透明的状态之间来回变化。
去年,研究人员宣布了一种可着色的窗户,其灵感来自于这种能力。液体窗的原型将这一概念进一步推进,它结合了多个透明塑料的堆叠片,其中每一个都有一个毫米厚的微通道网络贯穿其中。
通过将含有不同颜料(或其他分子)的液体泵入或泵出每张板材的通道,就有可能为整个窗户选择不同的光学质量组合。
例如,通过将可见光阻隔的颜料从一个片材中抽出,同时将红外线阻隔的颜料抽入另一个片材中,窗口可以被设置为让可见光通过,同时阻隔红外线。此外,将光扩散颜料抽入或抽出另一张纸,可以调整房间内可见光的柔和程度。
利用基于原型性能的计算机模型,科学家们估计,即使液体窗户只用于调节红外光的传输,建筑物每年的加热、冷却和照明能源消耗也会减少约25%。如果这些窗户也被用来控制可见光,这个数字将跃升至约50%。
"建筑物使用大量的能源来加热、冷却和照亮它们内部的空间,"多伦多大学最近毕业的拉斐尔-凯说,他是关于这项研究的一篇论文的主要作者。"如果我们能从战略上控制进入我们建筑物的太阳能的数量、类型和方向,我们就能大规模地减少我们要求加热器、冷却器和灯所做的工作。"
这篇论文最近发表在PNAS杂志上。