基于爱护地球之心与节省电费，科学家近年来如火如荼研究各式节能技术，像是近期中国科学家就成功研发出一款智慧窗户，除了可控制光与热，还可以去除在玻璃上残留的大肠杆菌等细菌，可望让飞机、交通工具、医院等地的环境更加舒适与安心。
铺满大面积玻璃的摩天大楼虽然美观，采光效果也非常好，但是由于玻璃不具有隔热与调节温度等功用，无论是夏天炎热的空气还是冬季寒流都会从窗户流进室内，让冷气与暖气费用节节高升，一点也不环保。
不过要打造出一片具有特殊性能、甚至是多功能玻璃也不是件容易的事情，如果只是想要窗户具有变色功能，可透过金属氧化物 WO3（三氧化钨），该材料通电后会产生可逆的颜色变化，利用“电致变色（Electrochromism）”现象来改变窗户的光学透射率。
但科学家或是消费者可能会认为窗户只有变色功能还不够。如果想要增添光热反应，玻璃还要再添加金属奈米粒子，让窗户把近红外光转换成热量；假如想要有抗菌功能，则需要铜等金属来帮忙，才能达到杀菌、抗微生物等效果。
只是要如何将这些材料妥善整合，打造三合一或是多功能窗户仍是个大难题。
根据中国沈阳东北大学与南京大学发表在《ACS Nano》的研究，团队研发出以 3D 三氧化钨为主的电致变色与光热效应（electrochromic-photothermal）薄膜，且由于薄膜为蜂巢结构，还可在其中嵌入金奈米粒子与奈米棒，让窗户不仅具有变色功用，还可以透过奈米粒子将光转换成热，进一步调整光热效应与温度，让建筑物冬季不再寒冷。
南京大学化学工学院教授夏兴华表示，研究员透过太阳光来最佳化电致变色薄膜，进而实现优异光热转换，且在光传输（optical transmission）途中，团队还可以进一步调节光热转换效率。
科学家也研究证明，该智慧窗户除了能在几分钟内从透明变成黑色，团队还可利用近红外激光光让窗户在 5 分钟内提高 24°C。
（Source：ACS Nano）
为了研究窗户的杀菌性能，研究员也利用大肠杆菌与近红外激光光进行研究，并发现杀菌效果在窗户完全变黑时最强，几乎可杀掉所有细菌。而如果要达成杀菌效果，三氧化钨与金奈米粒子也缺一不可，假设窗户仅由三氧化钨或是奈米粒子结构制成，杀菌效果相当微弱，因此该窗户的光热特性可说是实现杀菌效果的最大功臣。
夏兴华指出，该窗户具有多功能特性，像是可动态（dynamically）控制窗户透明度、利用近红外光调节热转换，还可以减少细菌滋生，在飞机、高纬度地区和医院的应用前景可期。
由于智慧窗户用途相当广泛，近年来研究报告与各式玻璃原型如雨后春笋般冒出，好比太阳能透明窗户、能瞬间从透明变成雾面或是可当成触控屏幕的窗户等，随着科技日新月异，未来窗户还会有更多不同面貌，带动另一股玻璃研究风潮与商机。
- Smart window controls light and heat, kills microorgpanisms
- Electrochromic-Tuned Plasmonics for Photothermal Sterile Window
（本文由 EnergyTrend 授权转载；首图来源：pixabay）
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