气凝胶是当前最轻且优质的热绝缘材料，其重量的90%以上都是空气。但云雾状的浑浊外观，意味着它们难以作为“窗户”使用，而窗户正是导致热量从建筑物中流失的主要原因之一。好消息是，科罗拉多大学博尔德分校的研究人员已经找到了将气凝胶变透明的方法，关键在于利用啤酒酿造过程中的副产品。

新型透明气凝胶被安置在一个压着玻璃板的浴缸中，展示了其透明性和隔热性能。

将空气困住是热绝缘体的关键。普通衣服透风，但羊毛和鹅绒等材料具有更大的表面积，可以容纳更多空气，从而实现更好的保暖效果。气凝胶的主要成分也是空气，这使得它们成为极佳的绝缘体，并已广泛应用于砖块、小型建筑和冬季夹克中。

然而，要将气凝胶用于窗户，必须解决其独特的材料结构问题：气凝胶具有十字交叉的固体材料结构，产生数十亿个气孔来吸收空气，但同时也散射大量光线，使其有时看起来像“冷冻烟雾”。

研究人员手持原材料——来自啤酒麦芽汁的纤维素。为此，团队着手开发一种更透明的气凝胶，既能安装在窗户上让光线通过，又能保持热量。他们转向了纤维素材料，这是一种常见的植物糖，可以操纵其分子以均匀的格子图案连接起来。最巧妙的是，他们采用了回收的液体废弃物——啤酒麦芽汁，这是啤酒酿造的副产物，通常被工厂丢弃。团队在回收的麦芽汁中添加专门的细菌，在大约两周内从麦芽汁中制造出纤维素。然后，他们诱导纤维素自组装成纳米纤维，用于制造凝胶。最终产品不仅薄膜透明，而且高度耐热。

这种透明气凝胶的原材料属于啤酒制造的“副产品”。团队称，透明气凝胶的最佳应用是粘贴在窗户上的薄膜，可以大大提升隔热性，在增加热效率的同时成本更低。研究合著者Andrew Hess表示：“替换窗户的成本很高，我们正在设想一种改装产品，类似于消费者在Home Depot等商场买到的剥离和粘贴薄膜。”此外，这项技术还有许多其他应用前景，包括智能衣物、汽车绝缘以及消防防护。

新型透明气凝胶样品，可让窗户变成更好的绝缘体。值得一提的是，这些应用甚至可以拓展到太空。几个月前，该团队赢得了美国宇航局（NASA）举办的2018 iTech竞赛，作品是将气凝胶用作太空窗户的绝缘体。该研究的通讯作者Ivan Smalyukh表示：“透明度是一项实用的功能，因为你可以在窗户上使用这种凝胶，甚至在外星生境中使用它。你可以通过隔热材料采集和储存阳光的能量，保护自己免受火星或月球上巨大的温差振荡。”

有关这项研究的详情已发表在近日出版的《Nano Energy》期刊上，原标题为：《Flexible transparent aerogels as window retrofitting films and optical elements with tunable birefringence》。