建筑能耗在社会总能耗中占比巨大,通过玻璃窗户散失的能量占建筑能耗中的40%～50%。纳米多孔材料因独特的内部结构使得高透过率和隔热性能共存,可以应用于建筑节能领域。另外,在纳米多孔材料中掺杂热致变色颗粒材料,能合理利用太阳的光照和能量,实现在不同环境温度下太阳光谱辐射透过率的自适应调控的目的。本文围绕纳米多孔气凝胶材料,从宏观和微观的角度研究了可替代传统玻璃的气凝胶材料,对透明、热致变色的气凝胶隔热材料辐射特性机理进行研究与调控,并提出了透明隔热、热致变色气凝胶材料的优化设计准则。具体研究内容和主要成果如下:（1）研究了透明隔热气凝胶材料辐射特性的调控规律。首先,使用有限扩散限制集团凝聚（Diffusion Limited Cluster Aggregation,DLCA）方法和 Voronoi 多面体抛分（Voronoi Tessellation,Voronoi）方法分别重构颗粒、纤维骨架二氧化硅（SiO2）气凝胶材料微观结构。采用基于计算电磁学的离散偶极子近似（Discrete Dipole Approximation,DDA）方法数值模拟了 SiO2气凝胶骨架结构的辐射特性,结果显示颗粒和纤维骨架构成的SiO2气凝胶具有相同的辐射特性参数,并进一步计算得到较大骨架半径、较低孔隙率会得到较大散射截面和较高非对称因子。随后采用蒙特卡洛（Monte Carlo Method,MC）方法数值模拟了 SiO2气凝胶辐射传输特性,结果显示较小骨架半径、较高孔隙率和较薄厚度的气凝胶具有高太阳光谱透过率和低雾度。基于实际节能玻璃的透明度要求,当气凝胶骨架半径小于2 nm、孔隙率大于90%、材料厚度小于0.25 cm是较优的优化设计方案。（2）提出一种带有SiO2-VO2壳核颗粒掺杂的热致变色气凝胶的设计方案。基于Mie散射理论和T矩阵方法模拟了掺杂颗粒的辐射特性,结果显示VO2颗粒的消光、散射因子随着等效半径的增大而增大,不随着颗粒形状而改变。基于Mie散射理论模拟SiO2-VO2壳核颗粒的辐射特性,结果显示复合气凝胶的消光、散射因子随着颗粒尺寸和掺杂浓度的增大而增大,消光、散射系数随着掺杂浓度的增大而增大。采用MC方法模拟了复合气凝胶的辐射传输特性,结果显示颗粒尺寸对辐射传输特性影响较小,较大外内径之比会得到高透过率和高雾度。掺杂浓度和材料厚度对辐射传输特性影响较大,较低掺杂浓度会得到高透过率和高雾度,较薄厚度会得到高透过率和低雾度。基于实际太阳光谱透过率和雾度调控需求,壳核颗粒掺杂气凝胶能达到太阳光谱辐射自适应调节的目的,且不影响玻璃清晰成像。结合太阳辐射调节能力高于50W/m2的优化目标,得到了掺杂浓度小于0.005%,材料厚度小于0.5 cm为较优结构设计方案。