今年夏天，世界上很多地方都是悶熱的，很多人都在考慮用更好的方法來(lái)冷卻建筑物。中國(guó)的研究人員現(xiàn)在用水凝膠玻璃來(lái)裝飾窗戶，這種材料可以有選擇地阻擋來(lái)自太陽(yáng)的熱量而不阻擋其光線。
普通的玻璃被設(shè)計(jì)成允許可見(jiàn)光通過(guò)并照亮房間，但它與紅外光的相互作用–作為熱的感覺(jué)–就不那么理想了。玻璃讓陽(yáng)光中的近紅外輻射通過(guò)，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(kāi)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(wèn)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(jiàn)光保持同樣的透明。
這個(gè)想法是可見(jiàn)光的光子可以穿透超過(guò)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(méi)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(guò)。根據(jù)水凝膠層的厚度，它允許高達(dá)92.8%的可見(jiàn)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(jiàn)，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。
