近日，中国科学院上海硅酸盐研究所的曹逊研究员与华中科技大学的杨荣贵教授等合作，开发出了一种新型智能窗户，这种窗户能够根据环境的变化自动调整光和热的传输，大幅提高建筑的节能效果。相关研究成果以“面向建筑节能的三波段电致变色智能窗”为题，发表在《自然·可持续性》杂志上。

这款智能窗户采用了一种特别的电致变色材料，能够在不同波段的光线（可见光、近红外光、中远红外光）下，动态调整窗户的透光和反射特性，从而实现最佳的热管理效果。具体来说，这种窗户在夏天能够减少太阳光带来的热量进入室内，降低空调的使用频率和能耗；而在冬天，它能够减少室内热量向外散失，从而降低取暖的需求。

研究团队的核心创新在于窗户中使用了一种由VO₂和WO₃薄膜构成的电致变色器件。当施加不同的电压时，这些薄膜会发生相变，改变其光学特性。例如，VO₂薄膜在特定条件下会变成一种金属状态，使近红外光的透过率显著变化。而WO₃薄膜则能吸收可见光和红外光。这些相变过程可以让窗户在三种不同的光学状态之间切换，从而独立调节可见光和近红外光的透过率，实现更精准的光热管理。

研究团队为了在不同季节达到最佳的节能效果，窗户内外侧需要有不同的热辐射特性。在夏季，由于室外温度高于室内温度，需要降低窗户内侧的热辐射率，以减少外界热量进入室内，从而降低制冷能耗；在冬季，由于室外温度低于室内温度，则需要降低窗户外侧的热辐射率，以减少室内热量散失，从而减少取暖能耗。为了实现这一点，团队通过优化电致变色结构的发射率，使窗户内外侧的热辐射特性能够动态调节，达到最优的热管理效果。

实验表明，这种新型智能窗户在实际应用中表现出色。研究团队在上海和三亚进行了户外实验，结果显示，在典型的晴朗天气下，这种新型智能窗户相比传统的Low-e窗户，能够实现全天持续冷却，室内温度最高可降低14℃。此外，模拟显示，这种智能窗户在全球大多数气候区域的节能效果优于传统的Low-e玻璃。

这种新型智能窗户不仅具有显著的节能效果，还展示了广泛的应用潜力。它不仅能有效降低建筑的能耗，还有助于实现全球碳中和和可持续发展目标。未来，这种智能窗户有望在更多建筑中得到广泛应用，推动建筑行业向更加环保和高效的方向发展。

研究团队表示，这一发现为智能节能窗户的设计提供了新的思路，将对建筑节能技术的发展产生重要影响。这种创新的智能窗户将帮助建筑更好地适应不同的气候条件，提高能源利用效率，减少碳排放，促进可持续发展。