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每日動(dòng)態(tài)!科學(xué)家開發(fā)新水凝膠玻璃:阻擋太陽(yáng)熱量的同時(shí)允許可見光通過

時(shí)間:2022-08-31 17:24:43 來(lái)源: cnBeta.COM



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普通的玻璃被設(shè)計(jì)成允許可見光通過并照亮房間,但它與紅外光的相互作用--作為熱的感覺--就不那么理想了。玻璃讓陽(yáng)光中的近紅外輻射通過,同時(shí)阻止中紅外光從房間中逸出,從而使建筑物升溫。在夏天,這種悶熱會(huì)促使人們更頻繁地打開空調(diào),從而導(dǎo)致更多的能源消耗。

為了嘗試解決這個(gè)問題,武漢大學(xué)的科學(xué)家們現(xiàn)在已經(jīng)試驗(yàn)了新的窗戶材料,這些材料與光的互動(dòng)方式不同。研究人員在玻璃上設(shè)計(jì)了一個(gè)只有幾毫米厚的水凝膠涂層,以反射更多來(lái)自外部的近紅外光,并允許更多的中紅外光從內(nèi)部流出,同時(shí)對(duì)可見光保持同樣的透明。

這個(gè)想法是可見光的光子可以穿透超過1米進(jìn)入水中,而光譜中近紅外部分的光子只能使其達(dá)到幾毫米。由于水凝膠主要是水,這使其成為一種有用的選擇性屏障。

在測(cè)試中,研究小組發(fā)現(xiàn)水凝膠玻璃直接向太空發(fā)射多達(dá)96%的紅外光,因?yàn)檫@些波長(zhǎng)沒有被大氣阻擋。這將有助于保持建筑物內(nèi)部的溫度,其方式與其他輻射冷卻系統(tǒng)相似。與此同時(shí),普通玻璃對(duì)太陽(yáng)輻射能的透射比約為84%。

重要的是,水凝膠玻璃看起來(lái)并不比普通玻璃暗淡--事實(shí)上,它實(shí)際上能讓更多的光線通過。根據(jù)水凝膠層的厚度,它允許高達(dá)92.8%的可見光進(jìn)入房間,而普通玻璃為92.3%。

研究小組在尺寸為20 x 20 x 20厘米的模型房屋上測(cè)試了水凝膠玻璃的性能,這些房屋有厚厚的隔熱墻和一個(gè)大窗戶。傳感器顯示,水凝膠玻璃窗將室內(nèi)溫度降低了3.5℃。

研究小組表示,這種材料可以幫助減少制冷的能源消耗,這將有利于環(huán)境和減少成本。水凝膠也很常見,而且價(jià)格低廉,所以推廣起來(lái)應(yīng)該相對(duì)簡(jiǎn)單,這可能使它們比其他更復(fù)雜的智能窗更有優(yōu)勢(shì)。

這項(xiàng)研究發(fā)表在《光電子學(xué)前沿》雜志上。


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