科学家找到一种让材料既能隔热又不遮挡视线的方法

在炎热的夏季，窗户往往是一个令人爱恨交织的存在：它们为室内带来了明亮的自然光和开阔的视野，却也成为了热量入侵的主要通道。传统的隔热手段，如遮光窗帘或深色贴膜，虽然能阻挡热浪，却也不可避免地牺牲了室内的采光和窗外的美景。然而，这一两难困境可能即将成为历史。

来自美国圣母大学（University of Notre Dame）的研究团队近日宣布了一项突破性成果：他们利用量子计算与机器学习技术，成功研发出一种新型透明窗户涂层，能够在保持玻璃清晰透明的同时，有效阻挡产生热量的紫外线和红外线，从而显著降低室内温度。

这项研究的核心在于一种被称为“透明辐射制冷”（TRC）的技术。该项目负责人、圣母大学能源研究教授滕飞（Tengfei Luo）解释称，普通的玻璃窗会任由太阳光中的热辐射穿透进入室内，导致空调负荷剧增。为了解决这一问题，研究团队并未采用传统的试错法，而是创新性地引入了量子计算辅助的机器学习模型。通过这一强大的计算工具，他们在极短的时间内从无数种材料组合中筛选出了最优解，设计出一种由二氧化硅、氧化铝和氧化钛等常见材料构成的超薄多层结构，并在其表面覆盖了一层常用于隐形眼镜的聚合物（PDMS）。

这种新型涂层的运作机制类似于一副高科技的“建筑墨镜”，但它比普通墨镜更为智能。它能够选择性地让可见光穿透，确保室内光线充足、视野清晰；同时，它又能像镜子一样，将阳光中携带热量的紫外线和近红外线反射回去，甚至利用辐射冷却原理将热量直接通过大气层“排放”到外太空中。更值得一提的是，该团队在最新的研究中进一步优化了涂层结构，使其无论太阳处于何种角度——无论是正午的直射还是早晚的斜射——都能保持高效的隔热性能，克服了以往同类技术只能在特定角度下发挥作用的局限。

根据模拟测试和实际实验数据，这种新型窗膜在炎热干燥的气候条件下，预计能将建筑的空调冷却成本降低约 31%。滕飞教授表示，这种涂层不仅适用于住宅和办公大楼的玻璃幕墙，未来还有望应用于汽车车窗，这对于提升电动汽车的续航里程尤其具有重要意义。随着这项技术的进一步成熟和规模化生产，它有望成为未来绿色建筑和节能减排领域的一项关键技术，让我们在享受阳光与美景的同时，不再为高昂的电费单和酷热的室温而烦恼。

编译自/ScitechDaily