由於氣候變化加劇了夏季的炎熱，對有效的建築降溫新技術的需求正在增長。現在，科學家們剛剛設計出一種透明的窗戶塗層，可以降低建築物內的溫度，而不需要消耗一瓦的能源。他們在先進的計算技術和人工智能的幫助下做到了這一點。研究人員今天（11月2日）在《ACS能源通訊》雜誌上報告了相關細節。

這種窗膜（左上角用手指拿著）通過允許可見光進入，同時反射不可見的紅外線和紫外線，並將熱量輻射到外太空，使房間保持明亮和涼爽。資料來源：改編自ACS能源通訊2022，DOI: 10.1021/acsenergylett.2c01969

根據以前的研究估計，冷卻佔全球能源消耗的15%左右。這種需求可以通過一種能夠阻擋太陽紫外線和近紅外光的窗戶塗層來降低。這些是太陽光譜中人類不可見的部分，但它們通常通過玻璃來加熱一個封閉的房間。

如果塗層以穿過大氣層進入外層空間的波長從窗戶表面輻射熱量，能源的使用甚至可以進一步減少。然而，很難設計出能同時滿足這些標準的材料，同時還能傳輸可見光，這是需要的，這樣它們就不會干擾視線了。Eungkyu Lee、Tengfei Luo及其同事著手設計一種”透明輻射冷卻器”（TRC），它可以做到這一點。

該團隊用AI構建了計算機模型，TRCs由普通材料（如二氧化矽、氮化矽、氧化鋁或二氧化鈦）在玻璃底座上交替形成的薄層組成，上面有一層聚二甲基矽氧烷薄膜。他們使用機器學習和量子計算指導的迭代方法來優化層的類型、順序和組合，量子計算使用亞原子粒子來存儲數據。這種計算方法比傳統計算機更快、更好地進行優化，因為它可以在幾分之一秒內有效地測試所有可能的組合。這產生了一種塗層設計，在製造時，除了市場上最好的商業減熱玻璃之一外，還擊敗了傳統設計的TRC的性能。

研究人員說，在炎熱、乾燥的城市，與傳統窗戶相比，優化的TRC可能會減少31%的冷卻能源消耗。他們指出，他們的發現可以應用於其他領域，因為TRC也可以用在汽車和卡車的窗戶上。此外，該小組的量子計算支持的優化技術可用於設計其他類型的複合材料。