环境与能源

多孔聚合物可以帮助调节建筑物的光和热

字号+ 作者:admin 来源:小丑鱼-分享科普知识 2019-12-02 15:05

美国研究人员开发了新的涂料,这些涂料可以在夏天为建筑物降温,然后在冬天改变其光学和热学性质,以保持同一建筑物的温暖。聚合物基材料还可以允许日光照亮建筑物内部。 可以通过在建筑物的外部涂一层能反射阳光并在夏天散发热量的智能材料来减少建筑物的能源消耗,但在冬天可以切换为吸收

  美国研究人员开发了新的涂料,这些涂料可以在夏天为建筑物降温,然后在冬天改变其光学和热学性质,以保持同一建筑物的温暖。聚合物基材料还可以允许日光照亮建筑物内部。

  可以通过在建筑物的外部涂一层能反射阳光并在夏天散发热量的智能材料来减少建筑物的能源消耗,但在冬天可以切换为吸收阳光并成为不良的热量散发者。材料科学家面临的挑战是创造适合该法案的实用材料。

多孔聚合物可以帮助调节建筑物的光和热

  现在,纽约市哥伦比亚大学工程与应用科学学院的Yuan Yang及其同事使用多孔聚合物涂层(PPC)创造了这种材料。这些是可以吸收和解吸各种化合物的合成材料。它们的独特性能-包括相互连接的孔结构,较大的表面积和较小的孔径-使它们适合于许多工业应用。特别是,PPC的可变光学和结构特性已在光学和热管理涂料中得到广泛应用。

  辐射冷却

  PPC反射太阳光并且是红外辐射(热量)的良好发射器,已被证明对辐射冷却有效。另一方面,发现反射太阳光但具有热透明性(不良的红外发射器)的PPC可用作辐射冷却器的覆盖层。

  PPC的光学性能可以通过控制材料孔隙中的水分含量来调整。在纸上也会发生类似的效果–干纸的孔中充满了空气,这些空气会散射并反射光,使表面看起来很白。但是,湿的时候纸是半透明的,因为孔中充满了水。这种变化是材料和水的折射率紧密匹配的结果,从而减少了纸张内的光散射。

  新开发的PPC使用此效果在不透明状态和半透明状态之间进行太阳辐射转换。Yang及其同事还将该概念扩展到了长波长红外辐射(LWIR),以调制物体辐射的热量。

  相似的折射率

  这是使用含氟聚合物(大约1.4)和典型的醇(大约1.38)的折射率接近度来完成的。具体而言,白色聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚PPC在用异丙醇润湿后变得透明。这导致用于太阳辐射(一个ΔT大透射率的变化溶胶的大约0.74,或大于在透射率6只增加一个因子)和可见光(ΔT 可见的约0.80)。对于其他PPC,例如聚四氟乙烯,乙基纤维素和聚乙烯(PE),也观察到了类似的变化。

  此外,研究小组显示,当将热透明的PE PPC用红外发射醇润湿时,LWIR的透射率会降低。形成对比的透过率(ΔT 长波红外约-0.64)和(ΔT 溶胶用于PE生产力促进中心的约0.33),表明动态切换,可以使一个冰窖转成温室的应用潜力。观察到的光切换在大约1分钟内完成,即使经过100次干湿循环也保持不变。

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