科罗拉多大学博尔德分校（University of Colorado Boulder）的物理学家设计出一种用于窗户隔热的新材料，有望提高全球建筑物的能源效率——它的工作原理有点像高科技版的泡泡膜。该团队研发的材料名为"介孔光学透明隔热材料"（Mesoporous Optically Clear Heat Insulator，简称 MOCHI），呈大块板状或薄片状，可应用于任何窗户的内侧。目前，该团队仅在实验室中制造这种材料，尚未向消费者提供。研究人员表示，MOCHI具有耐久性且几乎完全透明，这意味着它不会像当前市场上的许多隔热材料那样干扰人的视线。

研究人员所持样品包含五层MOCHI材料和两片玻璃

该研究的资深作者、科罗拉多大学博尔德分校物理学教授Ivan Smalyukh表示："要阻隔热交换，可以在墙壁里填充大量隔热材料，但窗户需要透明，寻找透明的隔热材料确实具有挑战性。"他与同事们于12月11日在《Science》杂志上发表了他们的研究成果。

从单户住宅到办公摩天大楼，建筑物消耗了全球总发电量的约40%。它们也存在泄漏问题，在寒冷天气向室外散失热量，在气温升高时吸收热量。Smalyukh及其同事的目标是减缓这种热交换。

研究人员举起一张粘在透明塑料上的薄层MOCHl

该团队的MOCHI材料是一种具有特殊结构的硅凝胶：凝胶通过一个由无数微小孔洞构成的网络来锁住空气，这些孔洞的直径比人类头发丝还要细很多倍。这些微小的气孔阻隔热量的效果极佳，仅用一张5毫米厚的MOCHI薄片就可以在手心托住火焰。

"无论室外温度如何，我们希望人们在室内能拥有舒适的温度，同时不必浪费能源，"Smalyukh说道，他也是科罗拉多大学博尔德分校可再生与可持续能源研究所的研究员。

在这项新研究中，Smalyukh和他的同事们希望采取一种不同的隔热方法。为了制造MOCHI，研究小组将表面活性剂混合到液体溶液中，这些分子会自然聚集成细丝状，这个过程与沙拉酱中油和醋分离的现象有些相似。接着，溶液中的硅氧烷分子开始附着在这些细丝的外表面。通过一系列步骤，研究人员随后用空气替换了这些洗涤剂分子团，这样就形成了硅氧烷包裹着一个由极微小管道组成的网络，管道内充满空气，Smalyukh将其比作"水管工的噩梦"。总体而言，空气占MOCHI材料体积的90%以上。

不同大小的MOCHI块

锁住热量

Smalyukh解释说，热量在气体中的传递过程类似于一场台球游戏：热量激活气体中的分子和原子，然后它们会撞击其他分子和原子，从而传递能量。然而，MOCHI材料中的气囊非常小，以至于内部的气体无法相互碰撞，从而有效地阻止热量流动。Smalyukh说："分子没有机会自由地相互碰撞并交换能量，相反，它们会撞击孔洞的壁。"

与此同时，MOCHI材料仅反射约0.2%的入射光。研究人员预见到这种透明但隔热的材料具有多种用途。工程师可以设计一种装置，利用MOCHI来捕获来自阳光的热量，并将其转化为廉价、可持续的能源。"即使是多云的天气，你仍然可以获取大量能量，然后用于加热水和建筑物内部，"Smalyukh说。

大家可能不会很快在市场上看到这些产品。目前，团队依赖于一个耗时费力的流程在实验室生产MOCHI。但Smalyukh相信其制造流程可以得到简化。团队用于制造MOCHI的原料也相对便宜，这位物理学家认为这为将该材料转化为商业产品带来了良好前景。

研究团队和MOCHl

来源：气凝胶产业

编辑：张瀚文

审核：李月梅、沈玉露