西班牙《非常有趣》雜誌2月3日文章，原題：一支工程師團隊正在運用中國古代建築智慧，打造以太陽能爲動力的節能屋頂瓦片   我們常常欣賞傳統建築的美學價值、歲月痕跡或歷史意義，其實它還能幫助我們開啓更便捷的未來。工程師們正在重新詮釋傳統的東方建築智慧，開發出能夠發電、也能觸發快速警報裝置的屋頂瓦片，爲智能建築的建造開闢了新的可能性。在當今建築能耗高企、亟需利用可再生能源的背景下，中國深圳大學一組工程師將目光瞄準了中國古代的傳統建築。近日，他們在《先進複合材料和混合材料》期刊上發表論文，論證瞭如何將古代建築智慧融入先進材料的研發，從而創造出既能發電又兼具火災探測功能的系統。

溫差是高效熱電性能的關鍵

傳統的東方屋頂以層疊式結構、陡峭的坡度和弧形表面爲特徵。這種幾何形狀能夠形成天然的溫度梯度，從而促進太陽光的吸收和熱量、水分的快速散發。以中國古建築爲靈感，新方案提出了新一代“智能屋瓦”的理念。

研究人員設計了瓦片狀的熱電裝置。每個單元都模仿了傳統屋頂的瓦片，使得一部分在陽光照射下升溫，而另一部分則保持相對涼爽。這種溫差是高效熱電性能的關鍵，而系統的結構設計進一步放大了這種溫差。這種結構設計不再僅僅是瓦片互相支撐，而是成爲能量轉換過程中的重要組成部分。

無需傳統光伏板

該系統的技術核心在於使用由單壁碳納米管和木質素（一種源自生物質的天然聚合物）組成的薄膜。木質素的引入不僅提高了熱電性能，還增強了材料的光熱轉換能力。這些薄膜在可見光和近紅外波段具有很強的吸收能力，與太陽光譜相吻合。在模擬照射下，單次標準太陽光照射即可使其溫度達到55°C，強度加倍後可達85°C。此外，工程師們還驗證了該複合材料具有出色的機械穩定性。即使經過數百次彎曲循環，其電性能也幾乎保持不變。這種強度對於用於承受持續環境應力的建築材料至關重要。

每套裝置由多個串聯的熱電“元件”組成，並封裝在一個模仿東方瓦片的結構中。最先進的型號包含20個活性元件，在太陽輻射下可產生一定溫差。在此條件下，發電機可達到60毫伏的開路電壓。儘管數字看起來並不高，但它們證明了無需傳統光伏板、直接從建築表面收集能量的可行性。因此，這種設計可以用於建造屋頂。

再現古典美學

除了瓦片本身的性能之外，該項目的價值還在於其優美外觀。太陽能瓦片被設計爲真正的建築構件，而非外部附加物。因此，屋頂本身被轉化爲能源基礎設施，能夠利用太陽輻射和環境溫度梯度發電。這種方法對於歷史建築或傳統風格的建築尤其具有吸引力，因爲在這些建築中安裝現代面板通常會在視覺上顯得突兀。而新型瓦片能夠在保留建築特色、再現古典美學的同時，融入先進的科技功能。從城市角度來看，該系統提供了一種分散式發電模式，有助於減輕整個社區的能源負擔。

該項目的第二個主要貢獻是熱探測功能。在溫度急劇上升的情況下（例如火災期間），該裝置會產生與溫度梯度成正比的電壓。當該電壓超過預設閾值時，系統會自動觸發警報。測試表明，其響應速度極快。在300°C的高溫下，警報信號僅需0.16秒即可激活。這超越了許多現有傳感器的性能。此外，該系統還可以與無線模塊集成，將警報直接傳輸到手機或其他設備。     

能量採集和火災探測功能的結合對於歷史建築尤爲重要。許多傳統建築除了缺乏現代化的監控系統外，還使用木材和其他易燃材料建造。這些熱電瓦片可以爲寺廟、宮殿和古宅提供一種隱蔽的解決方案，在提供能源的同時，又不改變其外觀。這項研究表明，技術創新並非總是意味着與傳統決裂。研究人員利用先進材料重新詮釋了中國傳統建築瓦片的設計，創造出一種能夠發電並同時作爲超快速火災探測器的系統。傳統建築、生物材料和熱電技術的融合，爲打造真正的智能建築開闢了一條充滿希望的道路。（作者埃裏卡·庫託，羅何譯）