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　　哥倫比亞工程研究機(jī)構(gòu)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種多孔性聚合物涂層（PPC），該涂層具有對(duì)太陽(yáng)波長(zhǎng)的光學(xué)可切換性，以此來(lái)調(diào)節(jié)太陽(yáng)光的吸收和反射，有助于建筑物對(duì)光線(xiàn)和熱能的調(diào)控。

　　研究團(tuán)隊(duì)中的曼達(dá)爾博士偶然間注意到，當(dāng)幾滴酒精濺到白色氟聚物PPC涂層上時(shí)就變得透明，該團(tuán)隊(duì)從這偶然性的發(fā)現(xiàn)著手一項(xiàng)關(guān)于PPC涂層光學(xué)變換機(jī)理的研究工作。曼達(dá)爾認(rèn)為，“這種機(jī)理與紙張受潮時(shí)變透明的機(jī)理類(lèi)似，之前也研究過(guò)，但那種較劇烈的變化使我們產(chǎn)生了要研究它的興趣，并想要知道它的應(yīng)用價(jià)值?！?/p>

　　調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度和光線(xiàn)明暗

　　曼達(dá)爾博士表示，“我們的研究結(jié)果表明，通過(guò)常見(jiàn)液體如酒精或水等潤(rùn)濕PPC涂層，使其在太陽(yáng)光和熱輻射波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有可逆性變換透光率的性能。將這種涂層涂覆于塑料板或玻璃板表面，使建筑物具有調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度和光線(xiàn)明暗的功能。”

　　該研究團(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)樣式與智能窗戶(hù)相似，但具有更高的光學(xué)可切換性，而且使用的材料成本更低、更簡(jiǎn)單，便于大規(guī)模開(kāi)發(fā)。早先的設(shè)計(jì)思路是基于氟聚物涂層具有微納米級(jí)的微孔結(jié)構(gòu)，能起到建筑物降溫作用，但涂層的降溫功能是靜態(tài)的，而對(duì)于紐約這樣的地方，夏季炎熱、冬季寒冷，早先的設(shè)計(jì)思路應(yīng)升級(jí)到使涂層具有冷熱切換的動(dòng)態(tài)模式，這樣才能更有實(shí)際應(yīng)用意義。

　　類(lèi)似于紙張這樣的多孔性材料外觀(guān)是白色的，這是因?yàn)槲⒖字械目諝馀c多孔材料具有不同的的折射率。當(dāng)被水潤(rùn)濕后，由于水的折射率與多孔材料更接近，散射光降低、透光增多，從而逐漸透明。隨著折射率越接近，透光率越高。研究人員發(fā)現(xiàn)，氟聚物與醇的折射率非常接近。

　　實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人楊博士表示，“當(dāng)多孔性聚合物潤(rùn)濕時(shí)，光學(xué)性能相似，此時(shí)光不再散射，而是像通過(guò)固體玻璃一樣通過(guò)聚合物，使多孔性聚合物變得透明?！?/p>

　　PPC涂層可調(diào)節(jié)建筑物日照量

　　由于醇和氟聚物的折射率非常匹配，該團(tuán)隊(duì)使PPC涂層的太陽(yáng)光透射率變換幅度達(dá)到74％左右。在可見(jiàn)光范圍內(nèi)，變化幅度可達(dá)80％左右。盡管變化速度比典型的智能窗戶(hù)慢，但是透射率的變化幅度卻要高得多，這使得PPC涂層在調(diào)節(jié)建筑物的陽(yáng)光方面具有吸引力。

　　研究人員還研究了如何將涂層的光切換功能應(yīng)用于溫度調(diào)節(jié)。楊博士說(shuō)：“在夏季，白色的屋頂可以保持建筑物的涼爽，而在冬季則變成黑色，便于吸收熱能，使建筑物提高溫度，從而顯著降低建筑物的空調(diào)和供暖成本?！?/p>

　　性能測(cè)試

　　為了驗(yàn)證他們的設(shè)計(jì)，研究人員將涂覆了PPC涂層的測(cè)試板放在配有黑色屋頂?shù)哪M房子上。其中的一個(gè)測(cè)試板是干燥且反光的，而另一個(gè)測(cè)試板是濕潤(rùn)且透明的，測(cè)試板下面是黑色屋頂。在夏日正午的陽(yáng)光下，白色的屋頂比周?chē)目諝鉁囟鹊?℃左右，而黑色的屋頂則熱得多。

　　研究指出，涂覆PPC涂層的屋頂具有反射和透射切換功能，可用于調(diào)節(jié)建筑物的室內(nèi)溫度。

　　在“冰屋”狀態(tài)與“溫室”模式之間切換

　　研究團(tuán)隊(duì)還研究了熱紅外波長(zhǎng)的變換模式，通過(guò)對(duì)具有紅外-透明變化功能的多孔性聚乙烯聚合物涂層的研究，發(fā)現(xiàn)了一種新的冷-熱變換模式。

　　多孔性聚乙烯聚合物涂層干燥后，會(huì)反射陽(yáng)光，但會(huì)透過(guò)輻射熱能，類(lèi)似于“冰屋”。將聚合物涂層潤(rùn)濕，使其能夠透射陽(yáng)光，而且，其中的液體能夠吸收熱輻射，抑制熱能透射，類(lèi)似于“溫室”。由于這種涂層既能調(diào)節(jié)太陽(yáng)光又能調(diào)節(jié)熱輻射，因此可以全天候調(diào)節(jié)熱能。

　　其他潛在應(yīng)用研究

　　研究團(tuán)隊(duì)還對(duì)涂層的其他潛在應(yīng)用進(jìn)行了研究，如熱感應(yīng)偽裝涂層、氣候響應(yīng)涂層等。后者適用于地中海氣候地區(qū)以及加利福尼亞沿海地區(qū)的建筑物，這些地區(qū)夏季干燥、冬季多雨，氣候響應(yīng)涂層有助于建筑物的隔熱或保溫。

資訊來(lái)源：涂料工業(yè)

圖片來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)