在美国的一个研究小组从纽约探索窗口设计美观的气凝胶的发展,这对于减少热损失有一定的意义结构,与绿色建筑设计中使用的可能性。他们的研究已经发表在本周《华尔街日报》可持续性。
研究:可持续建筑设计美学气凝胶窗口。图片来源:ninimf / Shutterstock.com
建筑热损失
建筑物损失25%左右的热量通过windows和其他玻璃单元。热损失,尤其是通过non-double-glazed窗口,可以增加普通家庭的能源成本。通过玻璃双层玻璃减少热损失的单位,但在技术总有改进的余地。
认识到气候变化从建筑热损失的影响由于增加了建筑能源需求,有几个规定由政府颁布的新建筑的建设和改造现有的结构。例如,在美国,能源之星评级,欧盟成员国必须遵守建筑能效指令。
三件套模具:原理图(一个)顶块;(b)中段;(c)底块;和(d)装配图。图片来源:卡罗尔,M。K et al .,可持续性
通过上光单位减少热损失
近年来,已经有多个技术解决方案的提出和发展,通过窗户和玻璃减少热损失的单位。其中包括双triple-paned窗口,窗口窗格之间的惰性气体,真空玻璃、彩色照相的玻璃、低辐射窗玻璃涂料、和智能窗户拥有用户控制变量调。
气凝胶是另一个提出技术解决方案由于其诱人的属性如低热、电气、声导率,甚至他们的光学半透明和透明。气凝胶是低密度的介孔结构,是由99.8%的空气。令人难以置信的强大和光线,他们已经在多个技术领域研究的重点和产业。
二氧化硅气凝胶
二氧化硅气凝胶的合成硅前体物质。合成过程通常使用醇盐溶胶-凝胶反应如原硅酸四乙酯或四甲基正矽酸盐。混合溶剂混合物硅前体和添加一个酸或碱催化剂使混合物进行水解形成溶胶。随后的缩合反应形成湿硅胶。小心干燥气凝胶的凝胶产生很少或根本没有收缩发生。
可以使用冷冻干燥法干燥过程,环境干燥和超临界抽提。根据干燥过程,颗粒状,单片或粉气凝胶可以合成。
图片13×12.5×0.5厘米二氧化硅气凝胶巨石捏造:(一个)配方a - 1;(b)配方a;(c)配方b - 1;(d)配方b - 2;(e酮)配方。图片来源:卡罗尔,M。K et al .,可持续性
细粒度的气凝胶玻璃产品
目前,有一些商用玻璃产品,利用颗粒气凝胶材料的属性。亚博网站下载这些包括Lumira®,它是由卡伯特的波士顿,美国马萨诸塞州。这些商业玻璃解决方案包含颗粒气凝胶inter-pane空间。
虽然这些产品具有优越的保温功能,它们都为一个缺乏透明度,这限制了它们的使用在漫射光的应用程序是必需的,如天窗。挑战与制造透明的玻璃产品气凝胶促进增长纳入研究。
研究已经进行了几十年,1983年的一项研究讨论使用透明的气凝胶隔热窗,并在1998年的一篇论文分类整体气凝胶隔热性能优越,但注意的是光散射在这些材料的应用是一个重要的缺点上光单位。亚博网站下载
一些研究调查的小说制造策略整体aerogel-incorporated窗户玻璃,等方法改变化学前体配方改善光学清晰度和使用单片气凝胶柱只有一小部分的面板是模糊的。虽然已经取得了一定的进展,但仍存在重大挑战需要克服。一些初创企业在该地区制造产品。
10×10×1.5厘米二氧化硅气凝胶的图片用(一个)荧光素;(b)若丹明6 g;和(c)若丹明b图像信用:卡罗尔,M。K et al .,可持续性
这篇论文
这项研究发表在可持续性已经对几种方法进行了提高玻璃的美学系统使用单片气凝胶。方法包括修改硅前体配方来提高光学清晰度和使用模具改变整体气凝胶层的厚度一直在研究讨论。薄层优先在上光系统设计具有较短的光学路径长度,导致更少的光散射。
本文还描述了一种面具的方法的一些缺陷单片气凝胶使用染料,这使得它们更俱视觉吸引力。这个过程使用激光蚀刻气凝胶的表面并产生颜色的材料。亚博网站下载作者探讨了快速超临界萃取,可以引入颜色整体气凝胶没有浸出或被淘汰的风险来创建美观的产品。
作者所描述的三个原型将单片硅胶和上光单元包括一个或多个改进方法根据单独的应用程序。构造原型上光单位给的外观视觉上吸引多窗格窗口中,用不同的颜色,色调,和表面腐蚀的屏蔽设计和整块材料之间的接缝。
最后,作者认识到有一个热绝缘和光学性能之间的权衡。表示,他们正在进行的工作包括将气体层纳入设计保留保温和提高光学性能。他们还指出,疏散,没有探索研究中,可能会进一步提高未来的热力性能设计。
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卡罗尔,M。K et al。(2022)可持续建筑设计美学气凝胶窗口(在线)可持续性14 (5)2887 | mdpi.com。可以在:https://www.mdpi.com/2071-1050/14/5/2887
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