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2020-04-29
??在世界能源消耗中，建筑物能源消耗始終占有很大的比重。減少建筑能耗一直是能源領(lǐng)域的研究熱點問題。通過對太陽光和室溫物體熱輻射的有效調(diào)控是改善建筑物能耗的有效途徑。節(jié)能玻璃的使用可以有效地減少門窗熱量損失，其中Low-E玻璃已成為目前市場上發(fā)展最快、應(yīng)用最廣、市場前景最好的建筑節(jié)能產(chǎn)品。
近日，中國科學(xué)院工程熱物理研究所研究員張航團隊基于表面等離激元增透效應(yīng)和米氏散射原理協(xié)同作用，研究出一種針對太陽輻射和室溫輻射頻譜的輻射調(diào)控技術(shù)?；谠摷夹g(shù)，通過特殊的金屬納米填料在高分子基體中的高效分散制成的輻射調(diào)控薄膜對可見光表現(xiàn)出極強的透射率（可達85%，圖2（a）所示），但對室溫物體所發(fā)射的紅外輻射表現(xiàn)出類似于金屬薄膜的強反射（其紅外反射率達95%，圖2（b）所示）。由于兩種選擇性透射機制同時起作用，在達到同樣的室溫紅外反射率的同時，可見光的透射率明顯高于基于PVD和CVD的連續(xù)金屬基膜層來實現(xiàn)選擇性的Low-E玻璃，從而實現(xiàn)了更高的太陽能熱利用效率。溫室模擬實驗表現(xiàn)出鍍有輻射調(diào)控薄膜的玻璃屋比未鍍輻射調(diào)控薄膜的玻璃屋溫度提高大約8℃（圖3），可節(jié)約取暖能源的消耗，具有大規(guī)模應(yīng)用前景。與現(xiàn)有的Low-E產(chǎn)品相比，該輻射調(diào)控薄膜具有高透光性（>85%）、低霧度（僅3.6%）及抗紫外性能，其性能強、制備工藝簡單、成本低、使用方便。
相關(guān)研究成果以Achieving Better Greenhouse Effect than Glass: Visibly Transparent and Low Emissivity Metal-Polymer Hybrid Metamaterials 為題，作為封面文章發(fā)表在ES Energy & Environment 雜志（DOI: 10.30919/esee8c325）。相關(guān)工作得到國家自然科學(xué)基金的資助。
圖1 低輻射涂層的工作原理示意圖
圖2 本研究工作中的薄膜與某型號雙銀Low-E玻璃在（a）可見光透過和（b）紅外反射性能的對比
圖3 本研究中輻射調(diào)控薄膜模擬控溫效果。（a）鍍有輻射控溫薄膜的玻璃房；（b）未鍍輻射控溫薄膜的玻璃房；（c）鍍有輻射控溫薄膜（黑色曲線）和未鍍輻射控溫薄膜的玻璃房（紅色曲線）的玻璃房溫度隨時間變化曲線。
表1 本研究工作中的薄膜與某型號雙銀Low-E玻璃的性能對比
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