無論豪華建筑物還是普通住宅，窗戶都是能源利用效率最低、設(shè)計(jì)最復(fù)雜的部分之一。據(jù)美國能源部官方數(shù)據(jù)顯示，在建筑物中，每年涉及到與窗戶有關(guān)的能源消耗，可以占到建筑物首次總能耗的4%。

雖然之前已經(jīng)有科學(xué)家研究出可以緩解這種能源消耗的技術(shù)，如使用低發(fā)射率涂層來防止傳熱，或者用電致變色玻璃來調(diào)節(jié)太陽能透射，通過變色進(jìn)入房間。

遺憾的是，截至目前，仍然沒有一種方案可以解決這種難題。

近日， 新加坡南洋理工大學(xué)的科學(xué)家發(fā)明了一種節(jié)能玻璃，這種創(chuàng)新性玻璃可以通過溫度變化自動(dòng)作出反應(yīng)，并且能夠在加熱和冷卻之間切換。

由華中科技大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院煤燃燒國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授楊榮貴、美國懷俄明大學(xué)土木建筑工程與建設(shè)管理系教授譚剛（ 音譯）、南洋理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院研究員龍祎（音譯）為共同通訊作者。

該團(tuán)隊(duì)所研發(fā)的這種玻璃與其他玻璃最大的差異在于“材料”，該玻璃主要由聚甲基丙烯酸甲酯、二氧化釩納米顆粒復(fù)合層和低輻射率涂層組成，這種結(jié)構(gòu)可以同時(shí)對加熱和冷卻兩種狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)， 進(jìn)而適用外界氣溫的變化。

該玻璃連續(xù)調(diào)諧特性，為建筑物節(jié)能研究鋪平道路

目前，市場上大多數(shù)節(jié)能玻璃僅僅解決了近紅外光和可見光所引起的部分太陽熱量增益，但長波紅外的輻射冷卻往往被忽視。

為了解決輻射冷卻方面的問題，也有廠商在房屋的墻壁及屋頂做了進(jìn)一步創(chuàng)新，盡管如此，該功能在寒冷的冬季效果仍然不佳。

龍祎表示：“我們團(tuán)隊(duì)所開發(fā)的節(jié)能窗戶可以對近紅外光和可見光做出良好的響應(yīng)，這也是我們首次向外界展示的玻璃，它具有連續(xù)調(diào)諧的特性，不論是夏季的高溫，還是冬季的低溫均適應(yīng)。”

該研究的亮點(diǎn)之一，是這種創(chuàng)新型節(jié)能玻璃無需通過其他移動(dòng)組件，邏輯電路設(shè)計(jì)或阻擋視線等方法就能發(fā)揮作用，這種策略為建筑物節(jié)能提供了一種新的思路。

為了進(jìn)一步提高節(jié)能玻璃的性能，該研究的共同作者譚剛、楊榮貴對太陽能傳輸和輻射冷卻之間的調(diào)制做了模擬。

據(jù)悉，楊榮貴在熱電材料理論、器件應(yīng)用和系統(tǒng)研究方向具有非常之深的研究，讀博士期間共就發(fā)表10余篇論文，2008年入選了《麻省理工科技評論》35歲以下科技創(chuàng)新35人榜單，他的加入為該成果提供了較大的支持。

譚剛表示：“我們的這項(xiàng)研究主要解決了傳統(tǒng)智能窗戶無法適應(yīng)夏季和冬季溫度變化的難題，即彌補(bǔ)了窗戶在輻射冷卻之間的空白， 也為將來建筑的節(jié)能研究鋪平了道路?！?h3>該玻璃的加熱、冷卻性能可定制，以適應(yīng)各地區(qū)氣候變化

先進(jìn)材料的選擇及電致變技術(shù)的使用，可以節(jié)省建筑物因加熱和冷卻所消耗的能源， 長遠(yuǎn)來看有利于綠色可持續(xù)能源的發(fā)展。同時(shí)，該研究也反映了南洋理工大學(xué)在解決人類可持續(xù)發(fā)展挑戰(zhàn)所作出的努力。

為了驗(yàn)證節(jié)能玻璃在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用效果，該團(tuán)隊(duì)選擇了全球人口最密集的7個(gè)氣候區(qū)域進(jìn)行測試。

測試結(jié)果令人滿意，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)他們開發(fā)的玻璃，在寒冷或溫暖的季節(jié)都表現(xiàn)出良好的節(jié)能效果，總體節(jié)能可達(dá)9.5%，所節(jié)省的能量可以大約可讓新加坡60戶家庭使用一年。

該團(tuán)隊(duì)表示：“測試結(jié)果表明，我們所開發(fā)的節(jié)能玻璃適應(yīng)于全球幾乎所有類型的氣候，而無需考慮季節(jié)溫差的影響，與市場上僅適應(yīng)于四季更替較少地區(qū)的窗戶相比，具有很大的優(yōu)越性?！?/p>

除上述諸多優(yōu)勢之外，該節(jié)能玻璃還具有兩大商業(yè)化優(yōu)勢，一是根據(jù)各個(gè)地方的氣候條件差異，對玻璃的加熱和冷卻性進(jìn)行定制;二是該節(jié)能玻璃的用途布局限于窗戶，通過調(diào)節(jié)玻璃面板上特殊的納米復(fù)合材料涂層結(jié)構(gòu)和成分，將其實(shí)際用途推廣至更加廣闊的熱調(diào)節(jié)領(lǐng)域。