一种新的热管理设备可以感应温度，并作为响应改变其形状以加热或冷却，所有这些都不使用任何外部能量。其开发人员表示，通过补充商业供暖和制冷技术，零能耗设备可以减少建筑温度控制的全年能源需求。
供暖和制冷占全球能源消耗的近一半。为了减少温度管理产生的温室气体排放，研究人员最近加快了对高性能技术的寻找，这些技术可以在不消耗太多能源的情况下调节温度。
一种方法是分别利用太阳和外太空作为热源和冷源。例如，智能窗户可以由热量或电力触发，在寒冷的日子里吸收太阳的红外线热量或在夏天反射它之间切换。对于零能耗选项，一些团队已经制造了被动辐射冷却系统，该系统以直接穿过地球大气层的红外波长将热量直接射入外层空间。
中国天津南开大学的Rujun Ma及其同事希望制造一种双模设备，通过感知温度变化在加热和冷却模式之间切换。“热管理的最终目标是温度控制，”Ma 说，因此拥有一个温度响应系统是最有意义的。虽然已经生产了响应温度变化的变色窗口和红外调制器，但它们可以加热或冷却，但不能两者兼而有之。
新设备的独特之处在于它能够在从可见光波段到红外波段的波长范围内工作，“覆盖了有助于辐射热管理的整个区域，包括太阳能加热和辐射冷却，”马说。
该团队从喜马拉雅兔的皮毛中寻找灵感 - 天气温暖时是白色的，但寒冷时会变暗 - 以及含羞草植物叶子的打开和折叠。
该设备由两个主要层组成。顶层是发射红外辐射的温度敏感致动器片。这种片材由专门设计的聚合物制成，对温度变化的反应不均匀，使其在寒冷时卷起，在热时展开。底层是热致变色基板，它响应温度而改变颜色，并吸收可见光。
在加热模式下，当环境温度较低时，致动器片卷曲，热致变色基板变灰，吸收阳光，预热。相反，在冷却模式下，致动器平放并覆盖基板，反射阳光并发射红外辐射以吸走基板中的任何热量。通过调整致动器中的聚合物和基材中的热致变色粉末，可以调整在模式之间切换的触发温度。编译 陈讲运
在实验室中，4 x 4 厘米的设备持续了 500 次滚动和展开循环。Ma和他的同事们还在户外测试了该设备，正如他们在《美国国家科学院院刊》上发表的论文中所详述的那样。根据现场实验，他们计算出该设备的太阳能加热功率约为每平方米252.2瓦，冷却功率约为59.7瓦/米2。
研究人员将这些数字转化为基于1月份加热温度和7月份冷却的节能效果。计算表明，与迄今为止报道的其他温度响应热管理设备相比，该设备在单位面积的温度控制中节省了最多的能量。
“这将显著提高热能利用效率，”Rujun Ma说，“尽管在太阳能加热功率和辐射冷却功率方面还有很大的改进空间。
