顆粒在線訊:在冬季,室內(nèi)熱量的來(lái)源主要是太陽(yáng)輻射和加熱器輻射。太陽(yáng)輻射會(huì)通過玻璃進(jìn)入室內(nèi),而室內(nèi)溫度通常高于室外,再加上暖氣片、加熱器等各類取暖設(shè)備會(huì)發(fā)射出室溫下的中遠(yuǎn)紅外輻射,輻射打到玻璃上,玻璃吸收輻射的熱量后升溫,隨后又會(huì)把這部分能量交給室外的冰天雪地,由此造成大量的能量流失。
如果我們可以用一種方式,讓太陽(yáng)輻射更多地進(jìn)入室內(nèi),且取暖設(shè)備輻射更少地流出,那么,就可以大大地減少這類能源消耗。
如今,科學(xué)家們已研發(fā)出一種新材料。把它涂到玻璃上,玻璃就擁有了調(diào)控陽(yáng)光的能力,變成新型節(jié)能玻璃。那么,這種新型材料是什么?它如何讓玻璃發(fā)揮節(jié)能作用?與傳統(tǒng)節(jié)能玻璃相比,又有什么優(yōu)勢(shì)呢?
從普通玻璃到節(jié)能玻璃只差一層涂料
太陽(yáng)熱輻射與室內(nèi)熱輻射最大的區(qū)別,就在于它們處于不同的波段。因此,如果在玻璃上設(shè)置好波段的出入條件,我們就可以人為地調(diào)控它們的去留。
基于這樣的思路,中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所的科研人員將高透明高分子材料與具有特定結(jié)構(gòu)的納米組分單元相結(jié)合,設(shè)計(jì)了一種對(duì)于輻射能夠進(jìn)行調(diào)控的超材料(指具有特殊性質(zhì)的人造材料)。
把這種人造材料涂抹在普通的玻璃上,就可以把普通的玻璃變成新型節(jié)能玻璃。
在這種超材料中,高透明高分子材料可以讓可見光更好地通過,納米單元?jiǎng)t負(fù)責(zé)篩選輻射——遇到短波長(zhǎng)的太陽(yáng)輻射時(shí),它會(huì)被激活,并放行能量;而對(duì)于室溫物體所發(fā)射的長(zhǎng)波長(zhǎng)的熱輻射,則會(huì)形成一張“大網(wǎng)”,將其反射回去。
這種超材料與玻璃相結(jié)合,就可以讓玻璃在保持良好透光性的同時(shí),選擇性通過熱輻射,進(jìn)而達(dá)到冬季保溫、夏季阻熱的目的。
新型節(jié)能玻璃的節(jié)能效果到底如何?科研人員進(jìn)行了一場(chǎng)實(shí)驗(yàn):兩個(gè)玻璃房模型,一個(gè)由普通玻璃制成,另一個(gè)由高效節(jié)能玻璃制成。兩個(gè)模型內(nèi)的初始溫度都是21攝氏度,打開模擬日光照射設(shè)備讓它們同時(shí)接受陽(yáng)光直射。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,一個(gè)小時(shí)過去后,普通玻璃房的溫度提升到27.3攝氏度,高效節(jié)能玻璃房的溫度升高到43攝氏度。
兩個(gè)模型房的溫度相較于初始溫度,分別提高了6.3攝氏度和22攝氏度。也就是說,高效節(jié)能玻璃房比普通玻璃房多提高了15.7攝氏度。
這表明,高效節(jié)能玻璃對(duì)太陽(yáng)光熱輻射有著更好的通過率,同時(shí)對(duì)室內(nèi)熱輻射的外溢也有著更好阻攔效果。
相比傳統(tǒng)節(jié)能玻璃更高效、應(yīng)用更靈活
對(duì)比現(xiàn)有的節(jié)能玻璃,新型節(jié)能玻璃的優(yōu)勢(shì)主要有3點(diǎn)。
第一個(gè)優(yōu)勢(shì)是高效性。使用新型節(jié)能玻璃,可以在保證室內(nèi)節(jié)能的同時(shí),盡量讓更多的太陽(yáng)光照射進(jìn)來(lái),因此對(duì)室內(nèi)的溫度控制有更好的效果。
實(shí)驗(yàn)顯示,傳統(tǒng)節(jié)能玻璃的可見光透過率相對(duì)較低,一般為30%—70%,但新型節(jié)能玻璃可達(dá)到85%以上。
第二個(gè)優(yōu)勢(shì)是生產(chǎn)、運(yùn)輸和使用過程中的便捷性。生產(chǎn)常規(guī)節(jié)能玻璃要在真空中蒸鍍各種鍍層,這個(gè)過程會(huì)產(chǎn)生較高的生產(chǎn)成本,運(yùn)輸也不方便。另外,因?yàn)槌R?guī)節(jié)能玻璃的里面是真空的,更新替換需要整體更換。
而對(duì)于新型節(jié)能玻璃來(lái)說,不管是傳統(tǒng)玻璃,還是有一定節(jié)能性能的玻璃,只要已然成型,就不需要拆掉或再做其他的變動(dòng),只用涂上這種材料,或者貼上由該材料做成的貼膜就可以使用了。
第三個(gè)優(yōu)勢(shì)是靈活性。這種超材料是一種柔性材料,它可以應(yīng)用于不同的場(chǎng)景。
舉個(gè)例子,在以前,如果想把低輻射玻璃應(yīng)用在帳篷上,難度就比較大。因?yàn)榈洼椛洳A栌秒p層的、很厚的玻璃把里面的功能層保護(hù)起來(lái),缺少靈活性。而現(xiàn)在,我們可以通過這項(xiàng)新技術(shù),將超材料做成貼膜,或者直接做成涂層噴在帳篷上。
雖然新型節(jié)能玻璃在實(shí)驗(yàn)室中表現(xiàn)良好,但由于更廣泛的耐環(huán)境性測(cè)試,例如嚴(yán)寒地區(qū)、高鹽霧地區(qū)的測(cè)試還未開展,普適性還有待考證。
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