窗戶是建築中透光和散熱的基本必需品，但你並不總是希望同時擁有這兩種功能。現在，北卡羅來納州立大學（NCSU）的工程師們開發了一種新材料，可以讓窗戶在三種模式之間輕鬆切換。

這種新型動態窗戶可以在正常的透明模式（透光透熱）、阻擋熱量但保持透明的模式和有色模式（阻擋部分光線但不阻擋熱量）之間切換。這樣，使用者就可以在一年四季都享受到遮陽效果。

這一切的關鍵在於一種叫做氧化鎢的小材料，它經常出現在基於電致變色原理的動態玻璃窗中。通常情況下，氧化鎢是透明的，當你施加電訊號時，它就會變暗並阻擋光線，這使得它在按需著色的窗戶上非常方便。

但在新的研究中，北卡羅來納大學的研究人員發現了它全新的隱藏技能：加入水後，它變成了水合氧化鎢，當它被用於電致變色窗時，就會有額外的設定.

關閉時，它對光和熱都保持透明，非常適合那些單調的冬日，因為這時候人們需要盡可能多的光和熱。當一些電子和鋰離子注入這種材料時，它首先會經歷一個阻擋紅外線（感覺到熱）的階段，同時對可見光波長保持透明。最後，隨著更多的電子進入材料，它會過渡到一個黑暗階段，在這個階段，它既能阻擋可見光，也能阻擋紅外線，非常適合夏天使用。

氧化鎢水合物究竟為何能發揮這樣的作用，目前還不確定，但北卡羅來納大學的科學家們有一個假設。

“晶體結構中水的存在使結構密度降低，因此當鋰離子和電子注入材料時，結構更不易變形，”該研究的第一作者傑內爾-福圖納托（Jenelle Fortunato）說。”我們的假設是，由於氧化鎢水合物在變形之前能比普通氧化鎢容納更多的鋰離子，因此會產生兩種模式。一種是’冷’模式，即註入鋰離子和電子會影響光學特性，但結構尚未發生變化，這種模式會吸收紅外線。然後，在結構發生變化後，會出現一種’暗’模式，同時阻擋可見光和紅外線。”

雖然市面上並不缺乏動態窗戶的設計者，但在一個系統中通常不會提供這麼多的模式。即使有，通常也需要較笨重的裝置。在這種情況下，由於只需要一種材料，玻璃的厚度和能源需求只與普通的氧化鎢窗差不多。

該研究的共同通訊作者迪莉婭-米利隆（Delia Milliron）說：「在一種已經為智慧窗戶界所熟知的單一材料中發現雙波段（紅外線和可見光）光控技術，可能會加速具有增強功能的商業產品的開發。”

該研究發表在《ACS Photonics》雜誌上。