“智能玻璃”研究或為燃料電池研發(fā)提供新思路

“智能玻璃”是一種節能產(chǎn)品，在汽車(chē)、建筑和飛機窗戶(hù)上都能找到它的身影。但是，智能玻璃通常需要幾分鐘才能達到暗沉狀態(tài)，而且長(cháng)時(shí)間在明暗之間反復循環(huán)，也會(huì )降低著(zhù)色質(zhì)量。據外媒報道，科羅拉多州立大學(xué)（Colorado State University）的化學(xué)家們，通過(guò)更好地了解智能玻璃在納米尺度下的工作原理，提出納米級智能玻璃設計方法，或將提高智能玻璃的變色速度和耐用性。

該校研究生Colby Evans和化學(xué)系助理教授Justin Sambur等人，研究的是“電變色”智能玻璃，其工作原理是利用電壓驅動(dòng)鋰離子，進(jìn)出氧化鎢透明薄膜。Evans 說(shuō)：“你可以把它想象成一個(gè)可透視電池?！钡湫偷难趸u智能玻璃板，從透明到完成變色，需要7－12分鐘。

研究人員重點(diǎn)研究電致變色氧化鎢納米顆粒，它的寬度比人類(lèi)的頭發(fā)小100倍。實(shí)驗顯示，單個(gè)納米粒子的著(zhù)色速度，比相同粒子構成的薄膜快四倍。這是因為，薄膜中納米顆粒之間的界面會(huì )捕獲鋰離子，減緩著(zhù)色行為。隨著(zhù)時(shí)間的推移，材料的性能也會(huì )下降。

為了證明他們的觀(guān)點(diǎn)，研究人員使用亮場(chǎng)透射顯微鏡，觀(guān)察氧化鎢納米顆粒如何吸收和散射光。在制作“智能玻璃”樣品時(shí)，他們不斷改變樣品中納米顆粒材料的數量，隨著(zhù)納米顆粒的增加，觀(guān)察它們之間的相互接觸，以及著(zhù)色行為的變化。然后，他們使用掃描電子顯微鏡測取納米顆粒的高分辨率圖像，涵蓋長(cháng)度、寬度和間距，從而得知有多少顆粒聚集在一起，又有多少分散開(kāi)來(lái)等等。

在實(shí)驗結果基礎上，研究人員提出，如果制造以納米顆粒為基礎的材料，并使粒子保持最佳間距，避免離子被捕獲，有可能提高智能玻璃的性能。這種方法也可用于指導電池、燃料電池、電容器和傳感器的應用研究。