南洋理工大学的研究人员开发了一种新型节能材料，用于电致变色(EC)窗户，只需轻按开关即可运行，旨在阻挡红外辐射——这是阳光发出热量的主要成分。

这种新材料具有专门设计的纳米结构，包括二氧化钛(TiO₂)、三氧化钨(WO)_3.)、钕铌(Nd-Nb)和氧化锡(SnO)₂)。这种复合材料将被涂在玻璃窗板上，当被电激活时，用户将能够“打开和关闭”通过窗户的红外辐射传输。

这项发明出现在杂志的封面上ACSω根据实验模拟，它可以阻挡高达70%的红外辐射，而不会影响透过窗户的视野，因为它允许高达90%的可见光通过。

这种材料在调节热量方面的效率也比市售的电致变色窗高30%左右，而且由于其耐用性，制造成本更低。

对当前电致变色(EC)窗口的改进

电致变色窗户是当今“绿色”建筑的常见特征。它们的工作原理是在使用时变色，减少进入房间的光线。

市售的电致变色窗通常有一层三氧化钨(WO)_3.)涂在玻璃板的一面，而另一面没有。当窗口打开时，电流将锂离子移动到含有WO的一侧_3.窗户变暗或变得不透明。一旦关闭，离子就会从镀膜玻璃中迁移出去，窗口又变得清晰起来。

然而，目前的电致变色窗户只能有效地阻挡可见光，而不能阻挡红外辐射，这意味着热量继续通过窗户，使房间变暖。

当前技术的另一个缺点是其耐久性，因为电致变色元件的性能在三到五年内趋于退化。在实验室测试中，南洋理工大学的电致变色技术通过严格的开关循环来评估其耐久性。结果表明，窗户的性能保持了出色的稳定性(阻挡了超过65%的红外辐射)，证明了其卓越的性能、可行性和成本节约潜力，可以长期用于可持续建筑。

电致变色窗口研究的第一作者，南洋理工大学材料科学与工程学院的副教授Alfred Tok说:“通过结合特殊设计的纳米结构，我们使材料能够以‘选择性’的方式反应，在打开电致变色窗口时，阻挡近红外辐射，同时仍然允许大部分可见光通过。”先进材料的选择也有助于提高智能窗户的性能、稳定性和耐用性。”

研究小组说，这种新的电致变色技术可能有助于节省用于建筑物供暖和制冷的能源，并可能有助于未来可持续绿色建筑的设计。

这项研究反映了南洋理工大学致力于解决人类在可持续性方面的重大挑战，作为南洋理工大学2025战略计划的一部分，该计划旨在加速将研究发现转化为创新，以减轻人类对环境的影响。

下一代智能窗:控制红外辐射和导热

为了提高他们的智能窗户技术的性能，南洋理工大学的研究小组在杂志上报道的另一项工作中，创造了一个开关系统，有助于控制导热，即来自外部环境的热量。

NTU专利开关由磁性碳基颗粒和薄膜组成，它们是热导体。当开关关闭时，传导热不能通过窗户传递。当开关打开时，热量将被允许通过玻璃窗。

当与新开发的电致变色材料相结合时，该团队的智能窗口可以控制两种传热方式:红外辐射和传导热，这是通过物质传热的主要方式。