新材料可讓窗戶動(dòng)態(tài)調(diào)控光和熱
2015年07月30日 10:1 3886次瀏覽 來(lái)源： 中國(guó)有色網(wǎng) 分類： 新材料前沿 作者： 劉園園
7月23日，德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的研究人員又朝智能窗戶邁進(jìn)了一大步。他們研發(fā)出一種新的工程材料，可以讓窗戶透光的同時(shí)不傳送熱量，或者讓窗戶傳送熱量的同時(shí)遮擋光線。
這種材料可以讓居住者更加精確地控制通過(guò)窗戶的能量和光照，因此能夠大大降低建筑內(nèi)部制冷或制熱的成本。據(jù)報(bào)道，2013年該校化學(xué)工程教授迪莉婭·米麗蓉的團(tuán)隊(duì)率先在世界范圍內(nèi)研發(fā)雙頻段電致變色材料，這種材料具有顯著的光學(xué)特征，它可以選擇性地控制可見(jiàn)光和產(chǎn)生熱量的近紅外光。近日，該團(tuán)隊(duì)在電致變色材料上取得兩項(xiàng)重大突破，一種是高選擇性的制冷模式，一種是高選擇性的制熱模式，這在幾年前都被認(rèn)為是不可能的。兩項(xiàng)成果分別發(fā)表在《納米快報(bào)》和《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)雜志》上。
米麗蓉的團(tuán)隊(duì)使用一種納米復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)了制冷模式，它可以遮擋90%的近紅外光并允許80%的可見(jiàn)光通過(guò)，這可以在不影響建筑內(nèi)部采光的前提下顯著減少夏季制冷的能耗。另一方面，該團(tuán)隊(duì)用概念驗(yàn)證的方法證明，可以使用含有二氧化鈦納米晶體的涂層實(shí)現(xiàn)材料的制熱模式。在這種模式中，可見(jiàn)光被遮擋，而近紅外光則可以通過(guò)。這種設(shè)計(jì)在晴朗的冬季會(huì)非常有用，因?yàn)樵谶@種模式下居住者可以讓盡量多的近紅外光透過(guò)窗戶以傳遞熱量，而減少陽(yáng)光的刺眼程度。
兩種模式均需要借助微弱的電壓實(shí)現(xiàn)，但由于所使用的電壓不同，所以這種材料可以選擇性地遮擋可見(jiàn)光或者紅外光，以實(shí)現(xiàn)制冷或制熱。為了優(yōu)化電致變色材料的性能，他們將這種納米復(fù)合材料設(shè)計(jì)成多氣孔的網(wǎng)狀，這種結(jié)構(gòu)為電子和離子的流動(dòng)提供了通道，因此使制冷和制熱模式的轉(zhuǎn)換速度顯著提升：只需要幾分鐘就可以完成模式切換，而之前的材料需要幾個(gè)小時(shí)才能實(shí)現(xiàn)。
“這兩項(xiàng)進(jìn)展說(shuō)明對(duì)光照進(jìn)行復(fù)雜的動(dòng)態(tài)控制是有可能的，我相信我們精心研制的納米復(fù)合材料可以達(dá)到商業(yè)化智能窗戶對(duì)性能和成本的要求。”米麗蓉說(shuō)。
責(zé)任編輯：徐婷
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