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透明薄膜可以反射70%的太阳热量

发布时间:2018-11-19 00:00 作者:sciencedaily 阅读量:941

工程师们已经开发出一种隔热膜,可以应用于建筑物的窗户,以反射70%的太阳热量。这种薄膜在32摄氏度或89华氏度以下仍能保持高度透明。他们估计,如果一栋建筑的每一扇面向外部的窗户都被覆盖在这种薄膜中,那么该建筑的空调和能源成本可能会下降10%。

麻省理工学院的研究人员已经开发出一种窗户涂层,它可以反射70%的太阳热量。

为了应对夏季的高温,办公大楼和住宅楼往往会调高空调,导致能源账单飙升。事实上,据估计,空调消耗了美国全部电力的6%,年成本为290亿美元,随着全球恒温器价格的攀升,这一费用肯定会增加。

现在,麻省理工学院的工程师们已经开发出了一种隔热膜,可以应用于建筑物的窗户,以反射70%的太阳热量。这种薄膜在32摄氏度或89华氏度以下仍能保持高度透明。研究人员说,超过这个温度,这种薄膜就像一个“自主系统”一样排斥热量。他们估计,如果这部电影覆盖了一栋建筑的每一扇面向外部的窗户,建筑的空调和能源成本可能会下降10%。

这种薄膜类似于透明塑料薄膜,它的耐热性来自于其内部的微小微粒。这些微粒是由一种相变材料制成的,这种材料在华氏85度或更高的温度下会收缩。在它们更紧凑的结构中,这些微粒使通常透明的薄膜呈现出更透明或磨砂的外观。

在夏天应用到窗户上时,这种薄膜可以被动地冷却建筑,同时还能让光线充足。与现有的智能窗户技术相比,这种材料提供了一种经济实惠、节能的替代品。

目前市面上的智能窗户要么在阻挡太阳热量方面效率不高,要么就像一些电致变色窗户一样,可能需要更大的动力才能驱动它们,所以人们得花钱把窗户变成不透明的。研究人员认为可能会有新的光学材料和涂层的空间,以提供更好的智能窗户选择。

就在一年多前,研究人员热衷于寻找方法减少香港建筑物的能源消耗。对于香港这样的大城市来说,应对这一挑战至关重要,因为香港承诺到2025年将能源使用量减少40%。

经过计算,研究人员发现,建筑物的热量有很大一部分是以阳光的形式通过窗户散发出来的。事实证明,每平方米约500瓦的热能是由阳光透过窗户带来的,相当于五个灯泡。

该团队研究了奇异的相变材料的光散射特性,他们想知道这种光学材料是否可以用于窗户,以被动地反射建筑的大部分热量。

热致变色材料是一种对温度敏感的材料,能在受热时暂时改变相位或颜色。他们最终降落在一种由聚(n -异丙基丙烯酰胺)-2-氨基乙基甲基丙烯酸盐酸盐微粒制成的材料上。这些微粒类似于微小、透明、有纤维蹼的球体,充满了水。在85华氏度或更高的温度下,球体本质上挤压出所有的水分,收缩成紧密的纤维束,以不同的方式反射光线,使材料变成半透明的。

在之前的实验中,其他研究小组发现,虽然缩小后的粒子对光线的排斥能力相对较好,但它们对热的屏蔽效果却不那么好。这一限制来自于粒子的大小:以前使用的粒子直径缩小到大约100纳米——比红外光的波长还小——使得热量很容易直接通过。

相反,研究人员扩大了每个微粒的分子链,这样当它们受到热量的影响收缩时,微粒的直径大约是500纳米,这更符合太阳光线的红外光谱。

研究人员创造了一种隔热微粒的解决方案,他们将这种微粒应用于两片12×12英寸的玻璃之间,形成了一层涂膜的窗户。他们把太阳模拟器的光线照到窗户上,模拟进来的阳光,发现薄膜在高温下变冷。当他们测量通过窗户另一侧传输的太阳辐照度时,研究人员发现,这种薄膜能够阻挡灯产生的70%的热量。

研究小组还在一个小的热室里铺了一层热排斥膜,当他们从太阳模拟器通过薄膜发出光线时,测量了室内的温度。没有胶片,内部温度加热到102华氏度——有了胶片,内室的温度保持在93华氏度。

未来,研究小组计划对该薄膜进行更多的测试,看看调整它的配方并在其他方面应用它是否会改善它的隔热性能。

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