这是一种用化学冷凝法在塑料上制备的变暗电致变色膜。图片来源:科克雷尔工程学院
德克萨斯大学奥斯丁分校科克雷尔工程学院的研究人员发明了一种新的柔性智能窗户材料，当它被应用到窗户、天窗甚至曲面玻璃表面时，它将具有控制太阳热量和光线的能力。他们关于新材料的文章将发表在9月刊上自然材料．
麦凯塔化学工程系的副教授迪莉娅·米伦和她的团队的进步是一种新的低温工艺，可以将这种新型智能材料涂在塑料上，这比直接涂在玻璃上的传统涂层更容易、更便宜。该团队展示了一种灵活的电致变色装置，这意味着一个小电荷(约4伏)可以使材料变亮或变暗，并控制产生热的近红外辐射的传输。这种智能窗户旨在为家庭和企业节省制冷和取暖费用。
该研究团队是一个国际合作团队，包括来自法国欧洲同步辐射设施和CNRS的科学家，以及西班牙Ikerbasque的科学家。德克萨斯大学奥斯汀自然科学学院的研究人员提供了关键的理论工作。
米莉隆和她的团队的低温工艺产生了一种具有独特纳米结构的材料，与传统高温工艺生产的涂层相比，这种材料的着色效率提高了一倍。它可以在透明和着色之间切换得更快，耗电更少。
这种新的电致变色材料，就像高温处理过的材料一样，具有非晶态结构，这意味着原子缺乏晶体中的长程组织。然而，新的过程产生了一个独特的局部排列的原子在一个线性，链状结构。传统的在高温下生产的非晶材料具有更致密的三维键合结构，而研究人员的新型线性结构材料，由化学浓缩的氧化铌制成，允许离子更自由地进出。因此，它的能源效率是传统加工智能窗材料的两倍。
该团队研究的核心是他们对非晶材料原子尺度结构的罕见洞察，其无序结构难以表征。由于很少有技术可以充分地描述原子尺度的结构来理解性能，因此很难设计非晶材料来提高它们的性能。
“对于非晶材料以及它们的性能如何受到局部结构的影响，我们知之甚少，”millron说。“但是，我们能够足够具体地描述原子的局部排列是什么，从而以一种合理的方式阐明性质的差异。”
论文的合著者、德克萨斯大学奥斯汀自然科学学院的化学教授格雷姆·亨克尔曼解释说，确定非晶态材料的原子结构比确定晶态材料的原子结构要困难得多，晶态材料具有有序的结构。在这种情况下，研究人员能够结合使用技术和测量来确定一个在实验和理论中都一致的原子结构。
“在我看来，这种将互补技术结合起来的合作努力是新材料合理设计的关键，”亨克尔曼说。
米伦认为，在这里获得的知识可以启发有意设计非晶材料，用于其他应用，比如快速有效地存储和释放电能的超级电容器。
million实验室的下一个挑战是，利用他们的低温工艺开发一种柔性材料，使其达到或超过传统高温工艺制备的电致变色材料的最佳性能。
她说:“我们想看看能否将这种新的低温处理策略与最佳性能结合起来。”
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