作者:李木子 来源:中国科学报 发布时间:2016/6/14 9:08:56
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新型纳米泡沫让“窗户”更节能

 

美国能源部阿贡国家实验室的研究者们通过使用二氧化钒纳米材料,研发出具有单一窗格的窗户,从而提高了能源的利用效率,改善了商业及住宅楼单一窗格窗户的效率。前不久,该团队获得了美国能源部高级能源研究计划局310万美元的拨款,用于窗户效率提高的研究。

该团队研发的纳米泡沫有着超热绝缘性和隔音性的纳米网状复合物,利用直径小于100纳米的气体泡沫来阻隔热量和声音的传递,与此同时,同普通玻璃类似,允许可见光透过。

“在阻热和隔音的同时确保透明度确实很神奇。研发一个绝缘的涂层相对来说比较简单,但获得一个薄的、仍能可见的涂层则是相当大的技术挑战。”阿贡实验室建筑科学家Ralph Muehleisen说道。

纳米泡沫被挤压成厚度为3毫米的片状,通过使用微小气泡起到绝热效应,以减少气体分子间的碰撞,从而减少了热能的传递。当气泡减小到很小的尺寸时,超热绝缘也成为可能。

有大气泡的泡沫可以有类似的作用,但是这些泡沫会分散可见光,使得窗户模糊、透明度降低。这些气泡需要不大于100纳米的尺寸,分布均匀,在主机中塑造以获得相对清晰的程度。

根据高级能源研究计划局统计,美国不同地区的窗户中,单一窗格的窗户所占比例为30%~40%。单一窗格的窗户的导热性至少是双层窗的两倍,所以改进这些窗户可以每年减少能源消耗约120亿美元。

这项研究建立在阿贡另一项纳米材料研究的基础之上——一种新型纳米颗粒二氧化钒涂层。这是一种相变材料,在低温下,二氧化钒是一种半导体,可同时允许近红外光和可见光通过。温度升高后,它将具有金属性能,开始阻挡近红外光,这将有利于在夏季反射太阳辐射。通过使用二氧化钒纳米颗粒,该团队研发了一种可以提高近红外阻挡性的膜,在保持可见透明性的前提下更有效地反射太阳辐射。

阿贡研究者们希望通过结合纳米泡沫和二氧化钒,他们可以研发一种单一窗格的玻璃,从而获得与多窗格低排放单元相近的效率。(李木子整理)

《中国科学报》 (2016-06-14 第6版 前沿)
 
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