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新型隔熱薄膜？附于窗戶上可反射高達(dá) 70％的太陽(yáng)熱量

發(fā)表時(shí)間：2019-03-13　次數(shù)：601　作者：DeepTech深科技

夏季，為了抵抗酷暑，人們常常會(huì)把空調(diào)溫度調(diào)低，帶來(lái)的后果就是電費(fèi)猛漲。據(jù)估計(jì)，空調(diào)的年用電量大約占到全美年用電量的 6%，費(fèi)用高達(dá) 290 億美元。隨著全球變暖，這一費(fèi)用肯定會(huì)不斷增長(zhǎng)。

最近，MIT 研究人員開發(fā)了一種新型可作用在窗戶上的隔熱薄膜，在 32 攝氏度下保持高度透明，但在高于 32 攝氏度的溫度下，它會(huì)變成像磨砂玻璃一樣的半透明狀態(tài)。這種窗戶隔熱薄膜可以反射高達(dá) 70％的太陽(yáng)熱量，由此降低室內(nèi)溫度和空調(diào)負(fù)荷。

研究人員估計(jì)，如果建筑物所有朝外的窗戶覆蓋這種隔熱薄膜，那么能耗費(fèi)用可能會(huì)降低 10%。

圖∣MIT 研究人員研發(fā)透明薄膜，用作窗戶涂層，可阻擋 70% 的太陽(yáng)熱量。（來(lái)源：MIT News）

在夏季的時(shí)候，隔熱膜覆蓋在窗戶上，有助于降低溫度，同時(shí)又有較好的透光性。MIT 機(jī)械工程專業(yè)的教授 Nicholas Fang 表示，與現(xiàn)有的智能窗戶技術(shù)相比，這種窗戶隔熱薄膜提供了另一種經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、節(jié)能的選擇。因?yàn)槟壳笆袌?chǎng)上的智能窗戶要么隔熱不夠高效，要么就是非常耗電（比如一些電致變色窗戶）。

“水中魚網(wǎng)”

一年前，Nicholas Fang 教授開始與香港大學(xué)研究人員開展合作。

香港大學(xué)的研究人員熱衷于尋找降低建筑能耗的方式，香港夏天非常炎熱，空調(diào)用電達(dá)到峰值。香港承諾：到 2025 年，能耗降低 40%。Nicholas Fang 教授表示，“完成這一挑戰(zhàn)，對(duì)香港這樣的大都市來(lái)說很關(guān)鍵，也很緊迫。”

經(jīng)過簡(jiǎn)單計(jì)算，Nicholas Fang 教授的學(xué)生發(fā)現(xiàn)建筑物中的熱量很大一部分是來(lái)源于透過窗戶的太陽(yáng)光。太陽(yáng)光透過窗戶帶來(lái)的熱量大約是 500W/平方米，大約等同于 5 個(gè)燈泡的功率。

Nicholas Fang 研究團(tuán)隊(duì)的主要方向是研究相轉(zhuǎn)變材料的光散射性能，他們好奇這樣的光學(xué)材料是否適用于窗戶，用來(lái)反射大部分建筑熱量，從而達(dá)到隔熱效果。

他們研究了多種熱致變色材料，這種材料對(duì)溫度敏感，隨著溫度的變化而改變相態(tài)。最終，他們發(fā)現(xiàn) NIPAM-DMAEMA 共聚物（poly (N-isopropylacrylamide)-2-Aminoethylmethacrylate hydrochloride）微粒材料，具有較好的隔熱性能。這些微粒類似于微小透明的、纖維網(wǎng)狀的球顆粒，其中充滿了水。當(dāng)升高至一定溫度，球顆粒中所有水被擠出，收縮成密實(shí)的纖維束，以不同方式反射光，使得材料變成半透明。

Nicholas Fang 教授表示，“它就像水中魚網(wǎng)一樣。纖維自己編織成網(wǎng)，反射一定量的光。由于其中有很多水，所以很難看到纖維，薄膜呈現(xiàn)透明狀。一旦把水?dāng)D出來(lái)，纖維就明顯可見了，薄膜變得半透明?！?/span>

之前有研究發(fā)現(xiàn)，縮水微?？梢暂^好地?fù)豕猓歉魺嵝Ч缓谩?span style="margin: 0px; padding: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; word-wrap: break-word !important;">Nicholas Fang 研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)原因在于微?？s水后的尺寸。之前報(bào)道的微粒收縮后，直徑約 100 納米，小于紅外光波長(zhǎng)，這使得熱量很容易透過，并不隔熱。 研究人員擴(kuò)展了微粒的分子鏈，使它們收縮后的直徑約 500 納米。

舒適度的區(qū)別

研究人員利用太陽(yáng)模擬器，把光照射到窗戶上模擬照射進(jìn)來(lái)的陽(yáng)光。在高溫下，薄膜變成半透明（像結(jié)霜一樣）；在窗戶另一側(cè)測(cè)試，結(jié)果表明薄膜可以阻擋 70% 的熱量。

另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，研究團(tuán)隊(duì)在一個(gè)小型量熱室貼滿隔熱膜，并測(cè)量室內(nèi)溫度。如果沒有隔熱膜，室內(nèi)溫度達(dá)到39攝氏度；如果加了隔熱膜，室內(nèi)溫度在34攝氏度左右。Nicholas Fang教授表示，這在舒適度上有很大不同。

科羅拉多大學(xué)機(jī)械工程專業(yè)的助理教授 Xiaobo Yin 表示，窗戶已經(jīng)成為影響建筑能效的一個(gè)瓶頸。這種新型窗戶隔熱薄膜可以調(diào)節(jié)太陽(yáng)光射入量，有望打破這一瓶頸。他還表示，Nicholas Fang 研究團(tuán)隊(duì)工作的亮點(diǎn)在于所采用的材料，這大幅提升智能窗戶的適用性和可制造性。

下一步，Nicholas Fang 研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃開展更多的測(cè)試，期望可以提升薄膜的隔熱性能。

-End-

編輯：maggie 責(zé)編：李禹蒙

參考：

http://news.mit.edu/2018/see-through-film-rejects-incoming-solar-heat-1108

新型隔熱薄膜？附于窗戶上可反射高達(dá) 70％的太陽(yáng)熱量

新型隔熱薄膜？附于窗戶上可反射高達(dá) 70％的太陽(yáng)熱量