【中玻網(wǎng)】8月30日，美國(guó)咨詢公司NavigantResearch公布調(diào)查報(bào)告表明，用于建筑和交通工具方面的，能控制熱能、光線和照射的智能玻璃，預(yù)計(jì)到2022年將從年產(chǎn)值8800萬美元爆開式地增長(zhǎng)到8.99億美元。
　　
　　這個(gè)領(lǐng)域的研究人員也在不遺余力地為這個(gè)增長(zhǎng)努力著，近年來，有關(guān)智能玻璃的研究成果不斷推陳出新。

    有名學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志就在8月15日刊發(fā)了一項(xiàng)新的智能玻璃成果。美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室借助納米結(jié)晶技術(shù)，在玻璃中嵌入了一層超薄納米涂層，讓玻璃變聰明。這種玻璃可以按需調(diào)整進(jìn)入玻璃的光線，能做到明暗可控、冷熱可調(diào)，這有可能幫助未來建筑的空調(diào)和照明支出。
　　
　　研究人員表示，與現(xiàn)有的技術(shù)不同，他們?yōu)椴Ａ度氲某〖{米涂層可以對(duì)可見光和產(chǎn)生熱量的近紅外光進(jìn)行選擇性控制，以便在不同氣候條件下非常大限度地保證室內(nèi)的舒適性并節(jié)約能源。
　　
　　這項(xiàng)技術(shù)的核心是一種經(jīng)過重新設(shè)計(jì)的電致變色材料，它由氧化銦錫納米晶體和嵌入在玻璃基質(zhì)中氧化鈮組成。這就好像讓玻璃擁有了“大腦”，除了能分別控制可見光和近紅外光，采用這一技術(shù)的窗戶還能按需切換到遮光模式（同時(shí)屏蔽近紅外光和可見光）或全明模式（讓所有光線毫無阻擋地進(jìn)入室內(nèi)）。
　　
　　此前，該研究小組做到了可以讓玻璃只阻擋近紅外光而讓可見光通過，這一次，他們的打破在于對(duì)可見光和近紅外光的單獨(dú)控制。這意味著使用者能夠在不增加額外熱量的情況下，保證室內(nèi)的采光，從而減少對(duì)空調(diào)和人工照明的依賴。
　　
　　研究人員發(fā)現(xiàn)，納米晶體在玻璃中微小區(qū)域的協(xié)同交互作用可增強(qiáng)電致變色效應(yīng)，這意味著可以在不犧牲性能的前提下進(jìn)一步降低涂層的厚度。較關(guān)鍵的是，這種納米晶體玻璃界面的原子連接方式導(dǎo)致了玻璃基質(zhì)結(jié)構(gòu)的重排，其拓展了玻璃基體的內(nèi)部空間，使電荷的移動(dòng)和進(jìn)出更加容易，這也為新型電池材料的研發(fā)提供了思路。而從材料設(shè)計(jì)的角度來看，他們證明了能夠用在單一同質(zhì)材料中增加不同材料的方式來賦予其新特性。
　　
　　項(xiàng)目負(fù)責(zé)人迪莉婭·米莉蓉表示，在美國(guó)，人們所消耗的能源中大約有1/4是用于建筑的照明、取暖和制冷。而目前城市中大量的玻璃幕墻建筑更加需要這種新材料，提高能源使用率。
　　
　　美國(guó)咨詢公司NavigantResearch認(rèn)為，由于設(shè)計(jì)趨勢(shì)的發(fā)展，智能玻璃市場(chǎng)也會(huì)擴(kuò)大，與此同時(shí)，建筑法規(guī)會(huì)更加嚴(yán)格，而業(yè)主也更加重視建筑的節(jié)能性。
　　
　　雖然從上世紀(jì)70年代開始，西方發(fā)達(dá)國(guó)家就先后開發(fā)了一系列節(jié)能鍍膜玻璃技術(shù)。不過，當(dāng)時(shí)的技術(shù)都是以適應(yīng)不同環(huán)境，讓玻璃起到相應(yīng)的隔熱或保溫作用。比如熱反射率超過50%的玻璃適用于熱帶地區(qū)的民用建筑，能顯著降低夏季空調(diào)能耗；而隔熱保溫性能高，適用于夏涼冬暖地區(qū)。
　　
　　但這些節(jié)能玻璃還無法隨環(huán)境溫度“自知冷暖”。這對(duì)于一些冬冷而夏熱的地區(qū)的使用就有很大限制。
　　
　　瑞士聯(lián)邦建筑師協(xié)會(huì)A級(jí)注冊(cè)建筑師張萬桑在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者采訪時(shí)表示，就節(jié)能建筑的設(shè)計(jì)來說，玻璃智能化的研究可以說是一個(gè)比較熱門的方向。玻璃是窗戶的主要部分，其框架又是金屬質(zhì)地，這使得窗戶成為整個(gè)建筑外立面上較薄弱的部分，也就是能量從室外到室內(nèi)過渡較快的區(qū)域。“這也使得玻璃的節(jié)能設(shè)計(jì)在當(dāng)下十分重要。”
　　
　　從人類技術(shù)發(fā)展的歷史來看，對(duì)于建筑保溫隔熱材料的研究通常都是不透明的部分。“因此在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中，墻體這些不透明部分的節(jié)能材料選擇更多。”張萬桑說，“并且由于這些材料的應(yīng)用、成熟度高，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、安裝標(biāo)準(zhǔn)化、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)化程度也相應(yīng)比較高。”
　　
　　在現(xiàn)代建筑中，玻璃的使用量越來越大。張萬桑表示，這實(shí)際上造成了一個(gè)矛盾，在建筑上大量使用玻璃一方面造成了能量的快速損失，但另一方面也為室內(nèi)爭(zhēng)取到了能量。
　　
　　這就需要讓玻璃更加智能來化解這個(gè)矛盾，按需控制能量在室內(nèi)外的過渡，從而保持室內(nèi)的舒適溫度。
　　
　　近年來，讓玻璃自己變聰明，使用不同環(huán)境調(diào)節(jié)光線、溫度，受到很多研究者的關(guān)注。比如，2012年中科院上海硅酸鹽研究所的研究團(tuán)隊(duì)就研制了一種智能鍍膜，貼在玻璃上就可以讓普通玻璃變聰明，根據(jù)環(huán)境溫度變化實(shí)現(xiàn)光熱的自動(dòng)調(diào)控。
　　
　　但張萬桑表示，就現(xiàn)階段而言，智能玻璃的應(yīng)用還需要面對(duì)成本控制的問題，人們還需要在使用上考慮經(jīng)濟(jì)效益。