新材料可讓窗戶動態(tài)調(diào)控光和熱
2015年07月30日 10:1 3923次瀏覽 來源： 中國有色網(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不傳送熱量，或者讓窗戶傳送熱量的同時遮擋光線。
這種材料可以讓居住者更加精確地控制通過窗戶的能量和光照，因此能夠大大降低建筑內(nèi)部制冷或制熱的成本。據(jù)報道，2013年該?；瘜W(xué)工程教授迪莉婭·米麗蓉的團(tuán)隊率先在世界范圍內(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光和產(chǎn)生熱量的近紅外光。近日，該團(tuán)隊在電致變色材料上取得兩項重大突破，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。兩項成果分別發(fā)表在《納米快報》和《美國化學(xué)學(xué)會雜志》上。
米麗蓉的團(tuán)隊使用一種納米復(fù)合材料實現(xiàn)了制冷模式，它可以遮擋90%的近紅外光并允許80%的可見光通過，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)隊用概念驗證的方法證明，可以使用含有二氧化鈦納米晶體的涂層實現(xiàn)材料的制熱模式。在這種模式中，可見光被遮擋，而近紅外光則可以通過。這種設(shè)計在晴朗的冬季會非常有用，因為在這種模式下居住者可以讓盡量多的近紅外光透過窗戶以傳遞熱量，而減少陽光的刺眼程度。
兩種模式均需要借助微弱的電壓實現(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光或者紅外光，以實現(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)計成多氣孔的網(wǎng)狀，這種結(jié)構(gòu)為電子和離子的流動提供了通道，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小時才能實現(xiàn)。
“這兩項進(jìn)展說明對光照進(jìn)行復(fù)雜的動態(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)化智能窗戶對性能和成本的要求。”米麗蓉說。
責(zé)任編輯：徐婷
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