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近日據(jù)外媒報(bào)道，萊斯大學(xué)研究人員與合作者開發(fā)的玻璃涂層可通過(guò)防止窗戶漏熱幫助降低能源消耗，在寒冷季節(jié)尤其有效。這種由碳原子編織進(jìn)氮化硼晶格構(gòu)成的透明薄膜材料，能形成反射熱量、耐刮擦且不受潮濕、紫外線和溫度波動(dòng)影響的堅(jiān)固薄層。

Pulickel Ajayan作為第一作者，在《先進(jìn)材料》期刊發(fā)表了一項(xiàng)關(guān)于氮化硼基涂層的研究

研究人員模擬了該材料在紐約、北京和加拿大阿爾伯塔省卡爾加里等冬季寒冷城市實(shí)際建筑中的表現(xiàn)，顯示其比現(xiàn)有方案可提升2.9%的節(jié)能效果。僅美國(guó)每年新增窗戶安裝量就超過(guò)40億平方英尺，節(jié)省的能源將相當(dāng)可觀。

據(jù)研究人員介紹，該涂層的耐久性允許其安裝在玻璃外表面——這相比傳統(tǒng)低輻射涂層具有顯著優(yōu)勢(shì)。輻射率描述材料以熱能形式輻射熱量的能力，數(shù)值越低意味著通過(guò)玻璃散失的熱量越少。傳統(tǒng)低輻射涂層易受濕度和溫度波動(dòng)等環(huán)境因素影響而退化，因此必須安裝在窗戶內(nèi)側(cè)。

“雖然純氮化硼的輻射率與玻璃相近，但摻入少量碳后輻射率顯著降低——這徹底改變了游戲規(guī)則。”萊斯大學(xué)本杰明·M.與瑪麗·格林伍德·安德森工程講席教授、材料科學(xué)與納米工程教授Pulickel Ajayan表示。

團(tuán)隊(duì)采用脈沖激光沉積技術(shù)制備該涂層：高能短脈沖激光轟擊固態(tài)氮化硼靶材，產(chǎn)生的等離子體羽流汽化后沉積在玻璃基底上。由于該工藝在室溫下進(jìn)行，避免了制備粘合涂層通常需要的高溫環(huán)境。

萊斯大學(xué)研究人員與合作團(tuán)隊(duì)研發(fā)的新型玻璃涂層有望降低供暖能耗，該技術(shù)通過(guò)阻隔窗戶熱流失，在寒冷季節(jié)尤其能顯著節(jié)省能源開支

Ajaya指出，這種低溫氮化硼沉積技術(shù)也可適用于玻璃以外的其他材料，包括聚合物、紡織品甚至生物表面。此外，通過(guò)適當(dāng)工藝優(yōu)化，卷對(duì)卷化學(xué)氣相沉積或?yàn)R鍍等其他可擴(kuò)展技術(shù)最終可實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。

從原材料角度看，氮化硼比商用低輻射玻璃常用的銀或氧化銦錫更廉價(jià)。但研究人員提醒不宜直接比較成本，因?yàn)檫@些材料在耐久性、加工工藝和技術(shù)成熟度方面存在差異。即便如此，團(tuán)隊(duì)對(duì)該涂層在現(xiàn)有材料表現(xiàn)不佳的嚴(yán)苛環(huán)境中的長(zhǎng)期性能，充滿期待。

為評(píng)估涂層的光學(xué)透明度及建筑節(jié)能潛力，萊斯團(tuán)隊(duì)與香港中文大學(xué)共同通訊作者Yi Long合作，其課題組專注于智能窗技術(shù)功能材料研究。他特別強(qiáng)調(diào)該涂層在戶外條件下的耐久性是區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的關(guān)鍵。

Yi Long表示，卓越的耐候性使其成為首個(gè)可外置的低輻射窗膜，節(jié)能能力明顯優(yōu)于內(nèi)貼型產(chǎn)品，這在建筑密集環(huán)境中可能是絕佳解決方案。

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