这些改变色彩的节能窗户的灵感来自不太可能的海洋生物

如果您对磷虾一无所知，这可能是从童年的一堂关于鲸鱼吃的东西的课程，但实际上，小的半透明甲壳类动物不仅仅是作为食物来源。当它们不被鲸鱼吸尘时，它们可以积极地改变皮肤的颜色（从透明到不透明），以保护自己免受阳光的侵害。现在，多伦多大学的一支科学家团队认为，建筑外墙也可以做到这一点。

他们设计了一种新的超薄材料，可以应用于窗户的表面并充当高度可定制的皮肤，可以在几分钟内改变其不透明度。他们的作品最近发表在《科学杂志》上自然通讯，尽管这个概念处于其早期阶段，但它表明建筑师设计的动态建筑物非常紧迫，非常真实，这些建筑物可以适应不断变化的气候 - 不需要机械附加组件。

市场已经充满了这种附加组件。从简单的百叶窗和电动百叶窗到高科技”智能窗口”使用低压或热量来改变其色彩和不透明度，太阳能遮蔽行业有足够的选择。但是，除了非常昂贵的智能窗口外，很少有人解决问题的根源，即最多35％建筑物的能量通过其窗户丢失。机械工程研究生兼研究作者拉斐尔·凯（Raphael Kay）说：“窗户的设计是可怕的，但是如果它们具有适应性，则可以非常有效。”因此，如果您可以让窗户自动使用水和廉价的油液来自动调整窗户，而不是将窗户自动调整为阳光水平，那该怎么办？

这个想法是植根于生物学但适用于建筑环境。动物已经花费了数百万年适应改变生态系统和气候变化。人类也已经适应了，但我们的建筑物并未遵循相同的轨迹。“建筑物是如此静态的方式，这很奇怪，”多伦多大学材料科学与工程学教授本杰明·哈顿（Benjamin Hatton）说。“在生物学中，这将是非常不寻常的。”

想象一下，一种小于1/4英寸厚的复合材料是由夹在两个固体但透明纸之间的液体制成的。现在想象一下，流体实际上是两种流体：始终存在的“宿主流体”和“客体流体”，这就是使透明度不断变化的原因。就像磷虾通过其皮肤上的通道网络发送颜料颗粒一样，来宾流体（彩色水）将流过宿主流体（透明矿物油）。而且由于水和油不混合，水会将油推开，占用更多空间，并导致较暗的窗户。至于油，它要么在材料的每个角落流入四个“膀胱”，要么在两张纸内膨胀，只要它们是由柔性材料制成的，例如硅。

在计算机模拟中，该团队发现该系统效率比机动的百叶窗和智能窗口高30％。因此，当中午的阳光在桌子上击落时，您可以将窗户变暗并保持空间凉爽；当它设定或夏季风暴滚滚时，您可以将其减轻。

流体系统的优势是极端的精度。大多数阴影系统都是二进制的：您可以向上或向下滚动百叶窗，并打开或关闭百叶窗。但是，由流体控制的窗户就像在一天中的不同时间和窗户外墙的不同位置打开并打开数百个小百叶窗。借用另一个生物学类比：章鱼在触角上的神经元比大脑中的神经元更多，这使“皮肤上的惊人控制水平都可以，”凯说。将其转换为建筑物，而不是由散热器，空调和其他机械系统引导的中央“大脑”，而是您的皮肤上的第一手控制权，也就是立面。

这个想法提出了一些挑战，然后才能真正出现在建筑物中，主要是在控制这些流体所需的基础设施围绕基础设施。团队设想，每种色素的图案（或开花）都将通过计算机驱动的数字泵来控制：添加更多的彩色水会使花朵更大（并且窗户较深），去除水会使水更小。凯说：“我们的材料可以做什么，数字和人工智能可以做什么，如果我们将它们放在一起，您可以想象一种可以做任何您想要的事情的皮肤。”

目前，科学家已经建立了一个像窗玻璃大小的原型。列表中的下一个？雇用“一组本科生”，并弄清楚如何将其扩展到超越窗户的点。凯说：“如果您可以热改善窗户，就没有理由将窗户与墙壁分开。”换句话说，建筑师可以将整个立面变成自适应的皮肤，这些皮肤可以从活着的艺术壁画到可以通过一天中的时间来搭配不同的色调来适应我们的昼夜节律。

所有这些都归功于一个小小的生物，恰好是鲸鱼最喜欢的小吃。