炎炎夏日，强烈的阳光透过玻璃窗射入室内，是导致室内温度升高的主要热源之一。使用(yòng)特殊玻璃反射阳光以达到降温目的的研究这些年一直进行着，但目前市场上的相关产品都不够理(lǐ)想。最近，美國(guó)一所大學(xué)的研究解决了在保证透光度的情况下，最大限度地反射阳光带来的热源。
目前常见的滤光片或遮光片都是采用(yòng)PML原理(lǐ)，即一种光谱滤波器。它由堆叠光學(xué)薄膜层组合而成，可(kě)以只让阳光中的紫外線(xiàn)、近红外線(xiàn)（NIR）或特定波長(cháng)的光，被反射出去或通过薄膜层。
此外，涂抹在窗户玻璃上的涂层，大多(duō)数是针对90度角进入房间的阳光。但是一天中最热的时候通常出现在中午，而中午的太阳光線(xiàn)大多(duō)不以90度角进入窗户的。因此这些涂层在反射能(néng)力上会受到折损，同时使滤光的性能(néng)变差。
另外，有(yǒu)些玻璃為(wèi)了反射太阳光会增加一些涂层，但涂层通常有(yǒu)颜色容易使玻璃的整體(tǐ)能(néng)见度降低。因此，市面上急需一款既能(néng)保持玻璃的透明度，又(yòu)能(néng)反射多(duō)数角度太阳光，且能(néng)减缓光源热能(néng)的涂层，以对抗炎热的阳光。
这次，美國(guó)圣母大學(xué)（University of Notre Dame）能(néng)源研究所的研究人员在窗户的玻璃上添加了一些硅聚合物(wù)（PDMS）涂层，使玻璃窗户在不降低透明度的情况下，将阳光（热辐射）反射出去，以达到降低室内温度的效果。这项研究结果3月4日发表在《细胞报告物(wù)理(lǐ)科(kē)學(xué)》杂志(zhì)上。
研究人员首先在二氧化硅基底上设计一款PML，里面由4种具有(yǒu)不同折射率的介電(diàn)材料（可(kě)被電(diàn)极化的绝缘體(tǐ)）来制造透明窗户涂层，而这4种介電(diàn)材料分(fēn)别為(wèi)二氧化硅（SiO2）、二氧化钛（TiO2）、氮化硅（Si3N4）和氧化铝（Al2O3）。不同配置（堆叠方式）的PML，会产生不同的光學(xué)响应和反射效果。
他(tā)们做出的PML有(yǒu)许多(duō)层，每层厚度為(wèi)100奈米（nm），而选择100nm是為(wèi)了让PML具有(yǒu)良好的性能(néng)。之后，他(tā)们再将这些材料进行类似電(diàn)脑二进制（0或1）的方式进行堆叠，堆叠依序是二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氮化硅、氧化铝、二氧化钛。
最终他(tā)们用(yòng)20层的材料作出PML后，使用(yòng)電(diàn)脑计算和设计出最佳的PML组合方式，以达到更广泛的反射太阳光效果。结果表明，这种PML在较宽的入射角范围内，具有(yǒu)优异的光谱选择性和冷却性能(néng)，与普通窗户玻璃相比，室内温度降低了5.4℃。
实验人员还进行了窗户水平放置面向天空的测试，用(yòng)来模仿汽車(chē)的天窗。测试结果表明，PML的光子结构在这种情况下具有(yǒu)出色的冷却性能(néng)，使温度降低高达7.2°C。
另外，他(tā)们还用(yòng)软體(tǐ)模拟和计算全美各个城市在使用(yòng)这种特殊玻璃可(kě)节省多(duō)少冷冻能(néng)耗。结果显示，最多(duō)可(kě)省下97.5 MJ/m 2的能(néng)源，与传统窗户的冷却能(néng)耗相比，可(kě)节省高达50.5%的能(néng)源。
圣母大學(xué)能(néng)源研究所的多(duō)里尼家族教授罗腾飞（Tengfei Luo）也是这项研究的负责人，他(tā)对该校的新(xīn)闻室表示，“无论太阳在天上的位置如何，我们的涂层都能(néng)保持稳定功能(néng)和效率。”
他(tā)还说，“我们做出的玻璃与偏光太阳眼镜一样，镜面上的涂层可(kě)以减少入射光的强度。不过，与太阳眼镜不同的是，我们的涂层在不同角度依然很(hěn)有(yǒu)效且十分(fēn)清晰。”
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