建筑物占全球能源消耗的比例高达 30%，排放的温室气体占全球温室气体的 10%，这对可持续发展的未来造成了环境和经济挑战。在如此巨大的能源消耗中，约 48% 仅用于空间供暖和制冷，需要创新以可持续地管理建筑温度并打造净零能耗建筑。尽管辐射制冷和太阳能制热材料的发展已经成功地帮助了建筑在夏天降温和在冬天收集热能，但是这些静态的材料（单一制冷或单一制热）无法适应一年四季的动态气候变化，因此极大的限制了空调在全年的节能表现。因此动态的调节建筑外墙的光学性质来帮助建适应四季的温度变化成为了进一步推动建筑节能的新契机。
图一：水性电解质电致变色中红外调制系统的概念和优势。(a) 电致变色系统的示意图演示。该设备可以在加热模式（铜沉积）和冷却模式（铜剥离）之间进行调整。(b) Cu-水和 Ag-DMSO 电解质的可燃性测试。(c) 加热模式（金属涂层）的不挥发性测试。λ = 10 微米。(d) 加热和冷却模式的 FTIR 光谱。绿色阴影区域为大气透明窗口。(e) 可调发射率对比度与不同策略的比较。(f) 切换到不同发射率的水性装置的年耗电量。红色虚线表示基准建筑物的年用电量。设备切换到不同发射率状态的年用电量占基线建筑物年用电量的百分比标记在条形图上。
本研究开发了一种用于建筑物温度调节的水性电可切换电致变色建筑围护结构。首先，进行了全面的实验来证明铜水电解质的好处。水性电解质的不可燃性有助于安全的建筑应用。通过去除 Br3-/Br- 氧化还原对，金属沉积显示出非挥发性可调性，热发射率调控范围为 0.85，具有长期耐久性。其次，他们通过各种表征技术和 DFT 模拟从根本上解释了 Pt 改性对均匀电沉积的好处。最后，尽管隔热材料具有良好的节能能力，但与将额外的隔热材料安装到墙壁和屋顶的复杂过程相比，该动态发射率装置为节能改造提供了更方便的选择，特别是对于隔热效果差的建筑物在寒冷地区和历史建筑中。值得注意的是，未来需要努力降低原材料和制造工艺的成本，以扩大设备规模。在补充讨论中分析了电致变色中红外建筑围护结构（疏水处理、设备成本、改造等）的当前局限性和未来方向。希望这项研究能够为设计用于智能建筑围护结构的热发射率调制的可持续电致变色器件铺平道路，并加深对可逆金属电沉积的基本理解。
参考文献：
https://www.nature.com/articles/s41893-022-01023-2
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