革命性智慧窗戶：節能20%的建築新選擇
隨著全球能源消耗不斷攀升，建築物佔總能源使用的40%，其中近一半用於供暖和製冷。窗戶作為室內外環境能量交換的主要介面，導致20%至40%的能源損失。為解決這一問題，開發能夠最小化能源消耗同時保持自然光線和美觀的節能智慧窗戶，已成為永續建築設計的關鍵焦點。
南京航空航天大學張勝利教授領導的研究團隊，推出了一款突破性的柔性雙波段電致變色窗戶。這項創新技術整合了能源儲存功能，並透過精確控制可見光和近紅外線（NIR）輻射，顯著提升了能源效率。與傳統窗戶相比，這項先進技術可將建築能源消耗降低達20%，為永續建築提供了極具前景的解決方案。
這款創新窗戶的核心在於其W18O49奈米線結構，能夠精確控制可見光和近紅外線光譜的光學調節。這款雙波段電致變色裝置（DBED）提供了卓越的光學調節範圍（可見光73.1%，近紅外線85.3%）和出色的耐久性，在10,000次迴圈後僅有3.3%的容量損失。此外，其能源回收效率高達51.4%，在著色過程中消耗的能源得以回收，從而降低了整體淨能源消耗。
當這款裝置應用於建築物時，不僅最佳化了熱調節，還在各種氣候區表現出色。根據EnergyPlus模擬，DBED在全球大多數氣候條件下均優於傳統的低輻射玻璃，提供了顯著的節能效果。其能夠選擇性地調節多波長的光和熱，確保大幅減少供暖和製冷所需的能源。
這款裝置的靈活性和可擴充套件性，加上其高光學調節和能源回收能力，為永續建築材料的發展邁出了重要一步。研究人員還證明，該裝置可以擴充套件到大型尺寸而不影響效能，為節能建築的廣泛應用提供了潛力。
儘管取得了成功，但在大規模生產和成本效益方面仍存在挑戰。未來的研究將集中在增強材料穩定性，並將技術更無縫地整合到現有建築系統中。此外，最佳化設計以適應大眾市場應用，可能為下一代節能智慧窗戶鋪平道路。
總之，這款新型電致變色裝置為智慧窗戶提供了革命性的解決方案，結合了能源效率、靈活性和能源儲存，重新定義了永續建築技術的未來。隨著進一步研究挖掘其全部潛力，它可能為全球更永續、更節能的建築樹立新標準。
參考文獻：Zekun Huang, Yutao Peng, Jing Zhao, Shengliang Zhang, Penglu Qi, Xianlin Qu, Fuqiang Yan, Bing Ding, Yimin Xuan and Xiaogang Zhang, An Efficient and Flexible Bifunctional Dual-Band Electrochromic Device Integrating with Energy Storage, Nano-Micro Letters, 27 December 2024. DOI: 10.1007/s40820-024-01604-0
