Tynt动态窗所有的透光范围，从亮（左）到暗（右）。图片来源：Tynt Technologies
动态窗的研发是一项很有价值的技术性研究，能帮助减少建筑物带来的碳排放。动态窗是一种能调整透光度的窗户，这让使用者更好地控制进入窗户的光线和热量。
来自斯坦福大学和科罗拉多大学波德分校（UC Boulder）的研究人员开发了一款尺寸大于30厘米×30厘米的新型动态窗。在Nature Energy中的一篇文章中，他们介绍了这些窗户的制造过程。他们通过使用聚合物抑制剂，使得动态窗中金属膜的沉积过程可逆。
“我们对于动态窗的研究动机是希望制造一个能节省能源又能改善人们生活的产品，” Tynt Technologies的联合创始人兼该研究的首席研究员Michael Strand告诉TechXplore，“我们的主要想法是证明我们开发的核心技术——可逆金属电沉积（RME）——具有这一目标的能力。”
在这篇文章中，Strand和同事们注重于加大他们在先前研究中创造的动态窗的尺寸。这最终使他们制造出了目前为止最大的同种动态窗。
另外，研究人员指出了RME技术相比过去制造动态窗的方案的关键优势，包括中性的颜色，优秀的对比度和在降低成本上的潜力。
一段时间以来，工程师们一直对使用聚合物抑制剂加强传统电镀工艺进行试验。虽然过去的研究证明了聚合物抑制剂能促进光滑致密的金属膜生长，目前没有人证明它们能在RME系统中使用。
“我们相信如果能找到适合我们的动态窗的聚合物，许多相关尺寸、性能和耐用性的问题都将得到解决，” Strand对TechXplore说，“我们认为，这项工作的意义远超过其诸多好处。”
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为了确定最有前途的动态窗材料，Strand和同事们筛选和评估了几种不同的聚合物。他们把每种聚合物分别加入动态窗的电解质层中，然后测定性能，重点关注包括着色速度、光学性能和电效率等关键指标。在最初的筛选工作中，研究人员发现聚乙烯醇（PVA）是最合适生产他们的动态窗的材料。
“虽然我们开始这个项目时认为聚合物抑制剂会提高动态窗的性能，但结果真的出乎我们的意料，” Strand说，“仅仅是在电解质层中加入PVA，就能提高动态窗几乎所有的性能参数，甚至实现了对一些参数的数量级提升。”
Strand和同事们创造的动态窗在几个方面优于先前提出的解决方案。除了更大（30厘米×30厘米）之外，他们的动态窗预期使用寿命更长（能进行上千次的着色循环），并能改进的光照调制以节省能源。
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“我们的研究表明，可逆金属电沉积可以同时实现人们一直想要的动态窗的颜色、暗度和成本，”另一个参与该研究的研究人员Mike McGehee告诉TechXplore，“我之前从来没有见过有谁在大学实验室制造过大于30厘米×30厘米的电子设备。Michael Strand和Tyler Hernandez能做到这一点是个好兆头，或有望实现产品的商业化。”
虽然动态窗有许多优点，目前它们在建筑物中的应用还很少，这主要是因为存在花费、速度和效率方面的限制。由Strand、McGehee和同事们创造的新动态窗能克服这些限制，让建筑师能在提高居住者舒适度的同时，减少建筑物产生的碳排放。
目前，该小组的研究表明在动态窗的电解质层中加入聚合物或者小分子，能对该装置几乎所有方面产生影响。因此，他们的发现可以帮助开发尺寸更大的动态窗，还有其他包含调节颜色和光学特性的类似技术。
“我们的动态窗也非常类似于备受关注的先进金属阳极电池技术，”Strand说，“我们在通过聚合物控制金属电镀方面取得的进展，也可能帮助电池研究人员取得所需的突破，为制造能带来可持续能源革命的大容量电池提供理论支持。”
另外，研究人员创立了一个名叫Tynt的公司，目标是把他们创造的动态窗商业化。“Tynt的基本任务是把科技带入人们的家中，创造美丽舒适的内部空间，同时节约能源，”Strand说，“我们相信这些窗户能创造更加健康的家，以及更美丽的地球。”
撰文：Ingrid Fadelli
翻译：王嘉钰
审校：汪茹
引进来源：Tech Xplore
本文来自：中国数字科技馆
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