Tynt动态窗口覆盖了从清晰(左)到全暗(右)的整个光学范围，展示了科罗拉多州博尔德的标志性山麓。信用:泰恩科技。动态窗户是一项有价值的技术，有助于减少建筑物的碳足迹。动态窗户是一类色调可调的窗户，允许用户更好地控制通过它们的光和热的流动。斯坦福大学和科罗拉多大学博尔德分校的研究人员最近创造了尺寸大于900cm2的新动态窗口。发表在《自然能量》杂志上的一篇论文中介绍了这些窗口，它们是使用聚合物抑制剂在动态窗口中可逆地沉积具有受控形态的金属膜来制造的。
Tynt Technologies的联合创始人、该研究背后的首席研究员迈克尔·斯特兰德(Michael Strand)告诉TechXplore，“我们在动态窗户方面开展工作的动机是创造一种既节能又能改善人们生活的产品。“我们的主要想法是证明我们开发的核心技术可逆金属电沉积(RME)已经准备好实现这一目标。”
在他们的论文中，斯特兰德和他的同事们专注于扩大他们之前研究中创建的动态窗口的大小。这最终允许他们创建迄今为止同类中最大的动态窗口。
此外，研究人员概述了RME技术相对于过去创建的现有动态窗口解决方案的主要优势。这些优势包括中性的颜色，出色的对比度和低成本的潜力。
一段时间以来，工程师们一直在试验使用聚合物抑制剂来增强传统电镀工艺。虽然过去的研究表明聚合物抑制剂可以促进光滑和致密的金属膜的生长，但迄今为止还没有人证明它们在RME系统中的用途。
斯特兰德告诉TechXplore:“我们相信，如果我们能够为我们的动态窗户找到合适的聚合物，它将解决许多与规模、性能和耐用性相关的剩余挑战。“我们觉得这项工作的影响远远超出了我们动态窗口的众多好处。”
为了确定最有希望用于动态窗口的材料，斯特兰德和他的同事筛选并评估了几种不同的聚合物。他们将每种聚合物添加到动态窗口的电解质层中，然后测量它们的性能，重点关注着色率、光学性能和电效率等关键指标。在最初的筛选过程中，研究人员发现聚乙烯醇是最有希望用于窗户的材料。
斯特兰德说:“虽然我们开始这个项目时有一些直觉，认为聚合物抑制剂会改善我们的动态窗口，但结果确实出乎我们的意料。“向我们的电解液中简单添加聚乙烯醇(不会增加复杂性或成本)几乎改善了我们动态窗口的每个性能参数(在某些情况下提高了几个数量级)。”
斯特兰德和他的同事创建的动态窗口被发现在几个方面优于以前提出的解决方案。除了更大(> 900 cm2)之外，它们的窗口具有更长的预期寿命(即，数千个着色周期和优异的保存期限)，并且实现了用于节能的改进的太阳能调制(即，比迄今任何现有技术更大的光学范围)。
“我们的工作表明，可逆金属电沉积可以实现动态窗口，结合了人们长期以来想要的颜色、黑暗和成本，”开展这项研究的另一名研究人员迈克·麦克格赫告诉TechXplore。“我以前从未见过有人在大学实验室制作900平方厘米大小的电子设备。迈克尔·斯特兰德和泰勒·埃尔南德斯能够做到这一点，这对商业化来说是个好兆头。”
虽然动态窗户有很多好处，但到目前为止，它们很少被部署在建筑物中，主要是由于与它们的成本、速度和效率相关的限制。Strand、McGehee和他们的同事创造的新的动态窗户最终可以帮助克服这些限制，让建筑师减少建筑的碳足迹，同时也提高居住者的舒适度。
这组研究人员最近的研究表明，在动态窗口的电解质层中添加聚合物或小分子可以影响器件的各个方面。因此，他们的发现有助于开发更大的动态窗口和其他具有可调颜色和光学特性的类似技术。
斯特兰德说:“我们的动态窗口也非常类似于先进的金属阳极电池(QuantumScape技术)，这种电池正受到广泛关注。“我们在理解聚合物在控制金属电镀中的作用方面取得的进展，也可能有助于电池研究人员取得突破，提供我们支持可持续能源革命所需的大规模存储。”
Strand、McGehee和他们的同事现在计划继续研究RME技术，并评估其在广泛应用中的相关性，从温室的创建到卫星的开发。此外，研究人员成立了一家名为Tynt的公司，目标是将他们创建的动态窗口商业化。
Strand说:“Tynt的主要使命是将这项技术带入人们的家中，创造美丽舒适的室内空间，并带来节约能源的额外好处。“我们相信这些窗户将创造更健康的家园和更健康的地球。”
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