在部分发达国家,建筑物的能源消耗几乎占总能源消耗的40%,其中,采暖和空调(HVAC)系统占了建筑能耗的一半。研究表明,大部分建筑能源通过玻璃幕墙和窗户耗散[3]。为了避免建筑内部空间能量耗散,以低辐射玻璃(Low-E glass)为代表的节能窗备受关注。
低辐射玻璃或许对大众而言还是一个比较新鲜的词汇,但在建筑应用中,低辐射玻璃的使用可以达到“冬暖夏凉”效果,具有较佳的隔热、保温性能效果。
常见的低辐射玻璃主要通过溅射技术在玻璃表面沉积金属银制备。在部分降低玻璃可见光透过率(约降低至75%~80%)的情况下,其表面金属银镀层能大大提高其中红外反射率(10μm 波长反射率约60%),并降低其辐射率,从而实现室内外能量交换隔绝。
在低辐射材料的研发过程中,红外光谱分析能有效帮助研究人员测试、分析材料光学性能,并指导材料优化方向。近日,清华大学团队研发了一种基于一维金属银纳米线的新型低辐射玻璃。借助布鲁克VERTEX 70v傅立叶红外光谱仪,研究人员发现这种银纳米线低辐射玻璃具有高于传统低辐射玻璃的可见光透过率(图1.a),和较高的中红外反射率(10μm 波长反射率约60%,图1.b)。在进一步优化和调控后,这种基于银纳米线的低辐射玻璃可以使建筑窗户在冬季向外辐射降低约30%(图2)。
布鲁克VERTEX 70v傅立叶红外光谱仪
[1] T. E. Johnson, ButterworthArchitecture, Boston (1991).
[2] S.M. A. Durrani, E. E. Khawaja, A. M. Al-Shikri, M. F. Al-kuhaili, Energ.Buildings 36 (2004) 891-898.
[3] S. Hoffmann, E. S. Lee, C. Clavero,Sol. Energ. Mat. Sol. C. 123 (2014) 65-80.
[4] S.Lin, H. Y. Wang, X. N. Zhang, et al. Nano Energy 62 (2019) 111-116.
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