新加坡南大科學(xué)家發(fā)明自適應(yīng)供暖和制冷需求的節(jié)能玻璃

由 NTU 研究人員開發(fā)并在頂級(jí)科學(xué)期刊《科學(xué)》上報(bào)道，這種首創(chuàng)的玻璃通過(guò)在加熱和冷卻之間切換來(lái)自動(dòng)響應(yīng)不斷變化的溫度。

自適應(yīng)玻璃是使用二氧化釩納米粒子復(fù)合材料、聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA) 和低輻射涂層開發(fā)的，形成獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，可以同時(shí)調(diào)節(jié)加熱和冷卻。

新開發(fā)的玻璃沒(méi)有電子元件，通過(guò)利用負(fù)責(zé)加熱和冷卻的光譜來(lái)工作。

在夏季，玻璃會(huì)抑制太陽(yáng)加熱(近紅外光)，同時(shí)促進(jìn)輻射冷卻(長(zhǎng)波紅外線)——熱量通過(guò)表面向寒冷的宇宙發(fā)射的一種自然現(xiàn)象——以冷卻房間。在冬天，它會(huì)相反地加熱房間。

在使用紅外攝像機(jī)進(jìn)行可視化結(jié)果的實(shí)驗(yàn)??室測(cè)試中，玻璃允許在各種條件下(室溫 - 70°C 以上)發(fā)出受控量的熱量，證明其能夠?qū)Σ粩嘧兓奶鞖鈼l件做出動(dòng)態(tài)反應(yīng)。

新玻璃可調(diào)節(jié)加熱和冷卻

窗戶是建筑物設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵部件之一，但也是最節(jié)能、最復(fù)雜的部分。根據(jù)美國(guó)能源部提供的數(shù)據(jù)估計(jì)，僅在美國(guó)，建筑物中與窗戶相關(guān)的能源消耗(加熱和冷卻)每年約占其主要能源使用總量的 4%。[1]

雖然其他地方的科學(xué)家已經(jīng)開發(fā)出可持續(xù)的創(chuàng)新來(lái)緩解這種能源需求——例如使用低輻射涂層來(lái)防止熱傳遞和電致變色玻璃通過(guò)著色來(lái)調(diào)節(jié)太陽(yáng)能傳輸進(jìn)入房間——但沒(méi)有一種解決方案能夠同時(shí)調(diào)節(jié)加熱和同時(shí)冷卻，直到現(xiàn)在。

該研究的首席研究員、南洋理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院(MSE)的龍毅博士說(shuō)：“當(dāng)今大多數(shù)節(jié)能窗戶都解決了可見(jiàn)光和近紅外太陽(yáng)光引起的太陽(yáng)能熱增益部分。然而，研究人員經(jīng)常忽視長(zhǎng)波長(zhǎng)紅外線中的輻射冷卻。雖然專注于輻射冷卻的創(chuàng)新已用于墻壁和屋頂，但這種功能在冬季變得不受歡迎。我們的團(tuán)隊(duì)首次展示了一種可以對(duì)兩種波長(zhǎng)做出良好響應(yīng)的玻璃，這意味著它可以不斷自我調(diào)整以應(yīng)對(duì)所有季節(jié)的溫度變化。”

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