透明木材智能窗問世：無需用電即可100%阻擋紫外線

韓國研究人員開發出一種基于木材的智能窗戶，可調節光線、阻擋有害紫外線并提升隔熱性能，整個過程無需用電。這種材料能根據溫度變化自動響應，為電動智能玻璃系統提供了一種無需外接電源的替代方案。

由韓國韓巴國立大學和公州國立大學團隊研發的這款透明木材，將改性輕木與聚合物分散液晶相結合，實現了對建筑物采光和熱流的調節。

隨著供暖、制冷和照明在全球能源消耗中占據很大比重，節能建筑仍面臨重大挑戰。雖然智能窗戶常被視作解決方案，但大多數產品依賴外部電源、傳感器或控制系統，增加了成本和復雜性。這種新型透明木材則采用了不同的工作原理。作為被動式系統，它能根據溫度自動調節可見光透過率，無需電力或電子元件參與。

實驗室測試表明，隨著溫度升高，這種材料會從不透明變為透明。室溫下，窗戶允許約28%的可見光透過；當加熱到40°C時，在550納米波長處的透光率可提升至78%左右。這種溫度驅動的響應特性使窗戶能自然調節日光，在減少眩光和過熱的同時，適時改善室內照明效果。

由于該過程由聚合物分散液晶的行為驅動，完全不需要外部能量輸入。除了光線調節功能，這種透明木材還具備出色的紫外線防護能力。研究人員報告稱，通過被稱為"J型聚集效應"的分子排列方式，該材料能近乎100%阻擋UVA波段紫外線，在幾乎不影響可見光透過的同時保護人體皮膚和室內裝飾。

隔熱性是另一大優勢。這種木質復合材料的熱導率為0.197瓦/米·開爾文，比傳統玻璃低近五倍。韓巴國立大學金博士表示："我們的新型生物復合材料熱導率僅為0.197瓦/米·開爾文，隔熱性能是傳統玻璃的近五倍，能顯著減緩建筑內部的熱量流失或增加。"

該材料還解決了玻璃窗的常見缺陷——夜間隱私問題。在較低溫度下，透明木材保持較高的光散射特性，當夜間開啟室內照明時，可有效防止外部窺視室內情況。金博士補充道："我們的創新成果可直接替代傳統玻璃，它夜間保護隱私、白天提供自然光照，同時大幅降低暖通空調能耗，是一種環保選擇。"

研究人員認為該材料在住宅和商業建筑之外也有應用潛力。在農業領域，這種材料可用于智能溫室，在不消耗能源的情況下調節陽光并穩定內部溫度。金博士指出："它特別適合用于智能溫室，通過自動調節陽光和維持穩定的內部生長溫度來防止作物灼傷。"團隊還指出了其在醫療保健領域的應用前景："可用作柔性皮膚貼片，當體溫超過38°C時會變透明，無需電池或電子元件即可提供即時視覺健康警報。"

雖然大規模應用前仍需進一步測試，但這項研究表明工程木材如何在不依賴高耗能系統的情況下實現智能功能，為建筑節能提供了一條更簡單的路徑。

該研究已發表在《先進復合材料與混合材料》期刊。

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