一種新型薄型絕緣材料被設計出來，旨在提高窗戶的能量效率，通過阻擋熱量來減少能耗。這種材料由美國科羅拉多大學博爾德分校的研究團隊研發，名為「微孔光學透明熱絕緣體」（Mesoporous Optically Clear Heat Insulator，簡稱 MOCHI）。MOCHI 有潛力減輕建築行業的全球能源浪費問題。根據統計，美國的商業建築消耗超過 40% 的發電量。值得一提的是，這種長效且幾乎完全透明的材料可製成大板或薄片，方便應用於任何窗戶內部。
研究團隊的高級作者、科羅拉多大學物理學教授 Ivan Smalyukh 在 12 月 11 日表示：「無論外面的溫度如何，我們希望人們在室內能夠保持舒適的溫度，而不必浪費能源。」團隊展示了貼在透明塑膠片上的一薄片 MOCHI。
MOCHI 的結構類似於高科技的泡泡包裝材料。研究人員指出，MOCHI 是一種超過 90% 由空氣組成的矽膠。這種材料在無數微小的孔隙網絡中捕捉空氣，這些孔隙的直徑遠小於人體的頭髮。5 毫米厚的 MOCHI 薄片利用這些微小的空氣泡沫來有效阻擋熱量，甚至能在手中安全地保持火焰。這項新發明是對氣凝膠的改進，氣凝膠常被稱為「冰凍煙霧」，因為其隨機分佈的空氣孔通常顯得混濁。NASA 使用這些老式氣凝膠來保持火星探測器的溫暖，但它們缺乏客廳所需的透明性。
Smalyukh 團隊精心設計了製作過程以達到透明效果。MOCHI 的製作始於將表面活性劑（特殊分子）混入液體溶液中。這些表面活性劑自然聚集在一起，形成細線，這一過程可比擬於油和醋的分離。隨後，溶液中的矽分子附著於這些表面活性劑細線的外部，形成初步結構。經過一系列步驟移除清潔劑分子並用空氣替代後，剩下的結構是矽，形成一個充滿小空氣通道的迷宮。
傳統的熱傳遞就像一場台球遊戲，活躍的分子相互碰撞，傳遞熱量。然而在 MOCHI 的微小空氣孔中，氣體分子沒有足夠的空間彼此碰撞，而是反彈於孔壁上。這一機制有效阻止了熱量的流動，最終形成的絕緣層僅反射 0.2% 的入射光。因此，視野依然清晰。
目前，MOCHI 在實驗室中製作成薄片，尚未對消費者開放。然而，其潛力不僅限於簡單的窗戶塗層。工程師們設想設計出可以利用 MOCHI 捕捉陽光熱量的設備，將陽光轉化為廉價、可持續的能源，用於加熱水和建築內部，即使在多雲的日子裡也能有效運作。
Smalyukh 表示：「即使是在稍微多雲的日子裡，仍然可以捕獲大量的能量，並用於加熱水和建築內部。」目前的製造過程相對耗時，但團隊相信生產方法可以變得更高效，因為使用的材料相對便宜。無論是冬天漏熱的家庭還是夏天在陽光下炙烤的摩天大樓，MOCHI 對透明表面熱交換不良的問題進行了針對性解決，未來可能引領能源高效窗戶的發展。這項研究的成果已於 12 月 11 日發表在《科學》期刊上。
