研究人員研究了奈米尺度的智能玻璃，並設計了一種方法來提高其轉變速度和耐久性。

智能玻璃作為建築，汽車和飛機的節能產品越來越受歡迎。 

可以更加廣泛地使用能夠響應光線的智能玻璃，以幫助控制溫度，從而控制建築物，飛機和汽車的能源效率。現在，科羅拉多州立大學的研究人員發現，在奈米尺度上操作智能玻璃可以提高其耐久性以及它對外界因素的響應速度。

“智能玻璃的關鍵部件是電致變色材料，在外部電場存在時會改變顏色，”科羅拉多州立大學化學系助理教授Justin Sambur告訴“設計新聞”。 “電偏壓引發化學反應，導致顏色變化，或所謂的電致變色效應。”

他告訴Design News，Sambur領導的團隊已經為智能玻璃開發了另一種奈米級設計，採用不同的方法處理玻璃變化的電致變色材料。 Sambur實驗室的研究生R. Colby Evans提出了這個想法，然後與實驗室的其他人合作進行測試。研究人員在“美國國家科學院院刊”上發表了一篇關於他們工作的論文。

他說，與其在宏觀層面上測試這些電致變色器件 - 其中整個窗玻璃的平均行為被平均並且器件性能的微觀水平變化被隱藏 - 研究人員採用了奈米級方法。他們使用基於奈米級材料的Heliotrope Technologies的智能窗技術進行研究。

“如果器件性能在奈米級變化，我們很好奇，”Sambur告訴我們。 “也就是說，如果單個電致變色奈米粒子在顆粒與顆粒之間的作用不同，該怎麼辦？如果我們能夠理解單個奈米粒子的構建模塊的行為，那麼也許我們可以提供設計策略來設計更好的智能窗口。“

具體來說，該團隊研究了電致變色氧化鎢奈米粒子，它比人類頭髮的寬度小100倍。在實驗中，他們發現單個奈米顆粒本身的色調比相同奈米顆粒的薄膜快四倍。這種速度的原因是奈米粒子之間的界面捕獲鋰離子，這減慢了過程。研究人員發現，隨著時間的推移，這些離子阱也會降低材料的性能。

“從我們的研究中得到的關鍵是奈米智能窗口中的每個奈米粒子表現不同，”Sambur解釋道。 “粒子相關行為導致整個窗口的性能問題。隨著越來越多的顆粒相互接觸，著色速度和可逆性受到影響。單個奈米顆粒的色調比由數万億個顆粒組成的奈米顆粒薄膜更快，更可逆。“

為了進行研究，該團隊開發了一種成像方法，用於測量智能窗操作期間單奈米和微米級電致變色顆粒的光學變化。

圖文參考: DesignNews