智能窗 一种新式玻璃,可有选择性的阻挡可见光以及产生热量的不可见光
作者:Mike Orcutt
一种新式玻璃,可有选择性的阻挡可见光以及产生热量的不可见光。
窗玻璃色彩非常漂亮,但有一项新技术使其更酷——有助于该技术最终走向主流。
智能玻璃已经存在几十年了,但价格相当高,应用范围很窄,例如波音客机的窗户。但一种新型的电致变色玻璃窗(通过添加或移去电荷使其颜色发生相应改变)比目前市面上所使用的技术更加灵活,价格也更加便宜。
商业化的材料只可以阻挡阳光中的可见光部分,对于产生热的不可见的近红外光部分不起作用。美国德克萨斯大学奥斯汀分校(University of Texas at Austin)化学工程教授Delia Milliron团队开发出了一种新型玻璃,可以有选择性的阻挡产生热量的部分以及可见光部分。Milliron说目前的性能已足够优良,计划利用这一进展建立一条生产线,进一步推进这一技术。
更加智能的窗玻璃的关键是由导电材料制成的纳米晶“框架”,嵌入到玻璃材料中。纳米晶和玻璃材料具有明显不同的光学性质,当材料充放电时其光学性质会随之发生改变。纳米晶要么阻挡近红外光,要么允许其穿过,而玻璃材料可在透明和阻挡可见光之间切换。
这种“纳米复合材料”可以阻挡高达90%的近红外光以及80%的可见光,而且在明亮和阴暗的情况下都保持“冷”,这在炎热天气下有助于建筑物的节能。它可以在短短的几分钟内完成模式切换——比Milliron所知的任何商业电致变色玻璃材料都要更快。这种新材料的成本更低、制造技术更加可靠。
Milliron说,这种制造方法称为向日葵技术(Heliotrope Technologies),不同于目前电致变色玻璃制造商的低收益方法。传统制造技术依赖类似于某些微电子制造的能源密集型技术,而这种向日葵技术旨在通过沉积溶液到玻璃薄膜上来实现商业化,这种技术更快且消耗的能量更低。
Milliron的技术原理与可充电电池很像。想象一下,器件一开始是透明的,很亮。施加一定的电压,对纳米晶进行充电,使其吸收近红外光。如果稍微延长器件的充电时间,玻璃材料也将带电,变得暗淡。对玻璃进行放电,又重新恢复完全透明的明亮状态。
在最近的一次演示中,Milliron及其同事发现,以特定的结构来排列纳米晶,可以使电子和离子在玻璃材料和纳米晶之间快速移动,这意味着这种复合材料可以更快的在两种模式间进行切换。另外的好处是,此前推出的是棕色调,新的纳米晶材料创造出更加中性的蓝色调,Milliron认为对于很多应用来说这可能是必备的。Heliotrope公司总裁Jason Holt认为公司希望在2017年将第一批产品投入市场。
新材料在线编译整理——翻译:菠菜 校正:摩天轮
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