在传统建筑中，能源消耗的问题一直存在。大约半数的能源都被用于供暖和制冷，这不仅造成了资金的巨大浪费，还加剧了化石燃料的消耗，同时对已老化的能源基础设施施加了沉重的压力，尤其在极端的气温条件下更为显著。而加州大学圣塔芭芭拉分校的几位研究人员——查理·肖、埃利奥特·霍克斯以及廖博林，正是致力于解决这一问题的科研者。
他们在《设备》杂志上发表了一篇论文，论文中介绍了一种创新的自适应瓦片。这种瓦片以阵列形式安装在屋顶上，能够有效地降低冬季的取暖费用和夏季的制冷费用，而且这一切的实现都不需要电子设备。
这种大约四英寸见方的被动式体温调节装置，巧妙地融合了热科学的专长与机械设计的工作。其表面是可移动的，能够根据不同的温度改变自身的热特性。这一灵感的诞生，源于研究团队在往返于圣巴巴拉与加利福尼亚北部的长途旅行中的思考与探讨。
瓦片的开发与功能
廖教授与霍克斯教授同为加州大学伯克利分校机械工程系的教授，他们的配偶均在斯坦福大学任教，因此他们一同旅行时思考着可能的合作项目。后来他们得到了加州纳米系统研究所的种子支持，用于设计机械可调热设备。直到肖教授提出使用蜡马达的想法，自适应瓦片的构想才得以完善。
蜡马达是一种常见的电器元件，在洗碗机、洗衣机以及航空航天等领域都有所应用。其工作原理是基于蜡在温度作用下的体积变化产生压力，从而驱动机械零件的运动，将热能转化为机械能。
对于这种自适应瓦片而言，蜡马达能够根据当前的状态推动或缩回，进而控制百叶窗的开启与关闭。当气温较低，蜡呈固态时，百叶窗会关闭并平坦地展开，露出能吸收阳光的表面，最大程度地减少辐射散热。
优势与测试结果
而当温度升至约18摄氏度时，蜡开始融化和膨胀，推动百叶窗打开，露出能反射阳光和散量的表面。这一过程中，蜡还会吸收或释放大量热量，进一步稳定了瓷砖及建筑物的温度。
肖教授解释道：“我们获得了一种可预测的开关行为，它能在非常小的范围内工作。”根据研究团队的论文，测试结果显示，与覆盖传统反射或吸收涂层的非开关器件相比，这种自适应瓦片的冷却能耗降低了3.1倍，加热能耗降低了2.6倍。由于采用了蜡质电机，该装置无需电子设备、电池或外部电源即可运行。其响应速度在目标范围几度之内，与其他类似技术相比具有明显优势。