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窗户技术的“量子飞跃”带来了巨大的能源节约
一种新的窗户涂层通过选择性地阻挡产生热量的光来降低室内温度和能源成本，这种涂层在任何阳光角度下都有效。
窗户欢迎光线进入室内空间，但它们也带来了不必要的热量。一种新的窗户涂层可以阻挡产生热量的紫外线和红外光，而不管太阳的角度如何，都可以让可见光通过。这种涂层可以涂在现有的窗户或汽车上，在炎热的气候下可以将空调冷却成本降低三分之一以上。
改变太阳角度的高效设计
“阳光和窗户之间的角度总是在变化，”圣母大学（University of Notre Dame）能源研究多里尼家族教授、该研究的负责人罗腾飞（音译）说。“无论太阳在天空中的位置如何，我们的涂层都能保持功能和效率。”
在最近的许多研究中使用的窗户涂层，都是针对以90度角进入房间的光线进行优化的。然而，在中午，通常是一天中最热的时候，阳光以斜角射入垂直安装的窗户。
先进材料与技术
罗腾飞和他的博士后同事Seongmin Kim之前通过在玻璃基座上堆叠超薄层的二氧化硅、氧化铝和氧化钛制造了一种透明窗户涂层。添加了一种微米厚的硅聚合物，通过将热辐射反射到大气窗口并进入外层空间来增强结构的冷却能力。
为了确保涂层能够适应多个角度的太阳光，需要对层的顺序进行额外的优化。然而，考虑到大量可能的组合，试错法并不实用。
为了将这些层排列成最优的结构 —— 最大限度地提高可见光的透射率，同时最大限度地减少产生热量的波长的通过 —— 研究小组使用了量子计算，或者更具体地说，量子退火，并通过实验验证了他们的结果。
结果及应用
他们的模型制作了一种涂层，既保持了透明度，又使模型室内的温度降低了5.4到7.2摄氏度（9.7到13华氏度），即使光线以大范围的角度透射也是如此。该实验室的研究结果最近发表在《细胞报告·物理科学》上。
罗腾飞说：“就像偏光太阳镜一样，我们的涂层降低了入射光的强度，但与太阳镜不同的是，即使你把它倾斜到不同的角度，我们的涂层仍然清晰有效。”
为创造这种涂层而开发的主动学习和量子计算方案，可用于设计具有复杂性能的广泛材料。
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快照生成时间：2024-04-18 11:45:09
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