从日出到日落，新窗户涂层阻挡热量——而不是风景

窗户欢迎光线进入室内空间，但它们也会带来不必要的热量。新的窗户涂层可阻挡产生的热量紫外线和红外线，并让可见光通过，无论太阳角度如何。该涂层可以集成到现有的窗户或汽车上，并且可以在炎热的气候下将空调冷却成本降低三分之一以上。

“阳光和窗户之间的角度总是在变化，”圣母大学（University of Notre Dame）多里尼家族能源研究教授、该研究的负责人罗腾飞（Tengfei Luo）说。“无论太阳在天空中的位置如何，我们的涂层都能保持功能和效率。”

最近许多研究中使用的窗户涂料针对以 90 度角进入房间的光线进行了优化。然而，在中午，通常是一天中最热的时候，太阳光线以倾斜的角度进入垂直安装的窗户。

Luo和他的博士后助理Seongmin Kim之前通过在玻璃底座上堆叠超薄的二氧化硅，氧化铝和氧化钛层来制造透明的窗口涂层。添加了微米厚的硅聚合物，通过将热辐射反射到大气窗口并进入外层空间来增强结构的冷却能力。

需要对各层的顺序进行额外的优化，以确保涂层能够适应多个角度的太阳光。然而，考虑到大量可能的组合，试错法是不切实际的，罗说。

为了将这些层洗牌成最佳配置——最大限度地提高可见光的透射率，同时最大限度地减少发热波长的通过——该团队使用了量子计算，或者更具体地说，量子退火，并通过实验验证了他们的结果。

他们的模型生产了一种涂层，即使在很宽的角度传输光线时，也能保持透明度并将模型室中的温度降低 5.4 至 7.2 摄氏度（约 41 至 45 华氏度）。该实验室的研究结果最近发表在Cell Reports Physical Science上。

“就像偏光太阳镜一样，我们的涂层可以降低入射光的强度，但与太阳镜不同的是，即使您以不同角度倾斜，我们的涂层也能保持清晰和有效，”罗说。

为创建这种涂层而开发的主动学习和量子计算方案可用于设计具有复杂特性的各种材料。

 

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