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新材料可讓窗戶動態調控光和熱

2015年07月24日02:41    來源:科技日報    手機看新聞
原標題:新材料可讓窗戶動態調控光和熱

  科技日報北京7月23日電 (記者劉園園)德克薩斯大學奧斯汀分校的研究人員又朝智能窗戶邁進了一大步。他們研發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部制冷或制熱的成本。據物理學家組織網7月23日(北京時間)報道,2013年該校化學工程教授迪莉婭·米麗蓉的團隊率先在世界范圍內研發雙頻段電致變色材料,這種材料具有顯著的光學特征,它可以選擇性地控制可見光和產生熱量的近紅外光。近日,該團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,這在幾年前都被認為是不可能的。兩項成果分別發表在《納米快報》和《美國化學學會雜志》上。

  米麗蓉的團隊使用一種納米復合材料實現了制冷模式,它可以遮擋90%的近紅外光並允許80%的可見光通過,這可以在不影響建筑內部採光的前提下顯著減少夏季制冷的能耗。另一方面,該團隊用概念驗証的方法証明,可以使用含有二氧化鈦納米晶體的涂層實現材料的制熱模式。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,但由於所使用的電壓不同,所以這種材料可以選擇性地遮擋可見光或者紅外光,以實現制冷或制熱。為了優化電致變色材料的性能,他們將這種納米復合材料設計成多氣孔的網狀,這種結構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換速度顯著提升:隻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。

  “這兩項進展說明對光照進行復雜的動態控制是有可能的,我相信我們精心研制的納米復合材料可以達到商業化智能窗戶對性能和成本的要求。”米麗蓉說。

  總編輯圈點

   想在窗戶上體現出節能環保的態度,長久以來我們一直靠窗帘。其實早在上個世紀八十年代,科學家已提出將電致變色材料應用於採光系統中,也就是能動態調節太陽輻射透過率的智能窗。現在,夢幻客機波音787的窗戶已使用了電致變色智能調光玻璃。而應用於建筑上的話,人們可以在冬季和夏季分別最大程度地抑制近紅外線的輻射和使近紅外線透射,從而大幅降低空調和採暖費用。

(來源:科技日報)

(責編:魏艷、趙竹青)


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