在冬季，室內(nèi)熱量的來源主要是太陽輻射和加熱器輻射。太陽輻射會通過玻璃進入室內(nèi)，而室內(nèi)溫度通常高于室外，再加上暖氣片、加熱器等各類取暖設備會發(fā)射出室溫下的中遠紅外輻射，輻射打到玻璃上，玻璃吸收輻射的熱量后升溫，隨后又會把這部分能量交給室外的冰天雪地，由此造成大量的能量流失。

如果我們可以用一種方式，讓太陽輻射更多地進入室內(nèi)，且取暖設備輻射更少地流出，那么，就可以大大地減少這類能源消耗。

如今，科學家們已研發(fā)出一種新材料。把它涂到玻璃上，玻璃就擁有了調(diào)控陽光的能力，變成新型節(jié)能玻璃。那么，這種新型材料是什么？它如何讓玻璃發(fā)揮節(jié)能作用？與傳統(tǒng)節(jié)能玻璃相比，又有什么優(yōu)勢呢？

從普通玻璃到節(jié)能玻璃只差一層涂料

太陽熱輻射與室內(nèi)熱輻射最大的區(qū)別，就在于它們處于不同的波段。因此，如果在玻璃上設置好波段的出入條件，我們就可以人為地調(diào)控它們的去留。

基于這樣的思路，中國科學院工程熱物理研究所的科研人員將高透明高分子材料與具有特定結(jié)構(gòu)的納米組分單元相結(jié)合，設計了一種對于輻射能夠進行調(diào)控的超材料（指具有特殊性質(zhì)的人造材料）。

把這種人造材料涂抹在普通的玻璃上，就可以把普通的玻璃變成新型節(jié)能玻璃。

在這種超材料中，高透明高分子材料可以讓可見光更好地通過，納米單元則負責篩選輻射——遇到短波長的太陽輻射時，它會被激活，并放行能量；而對于室溫物體所發(fā)射的長波長的熱輻射，則會形成一張“大網(wǎng)”，將其反射回去。

這種超材料與玻璃相結(jié)合，就可以讓玻璃在保持良好透光性的同時，選擇性通過熱輻射，進而達到冬季保溫、夏季阻熱的目的。

新型節(jié)能玻璃的節(jié)能效果到底如何？科研人員進行了一場實驗：兩個玻璃房模型，一個由普通玻璃制成，另一個由高效節(jié)能玻璃制成。兩個模型內(nèi)的初始溫度都是21攝氏度，打開模擬日光照射設備讓它們同時接受陽光直射。

實驗結(jié)果顯示，一個小時過去后，普通玻璃房的溫度提升到27.3攝氏度，高效節(jié)能玻璃房的溫度升高到43攝氏度。

兩個模型房的溫度相較于初始溫度，分別提高了6.3攝氏度和22攝氏度。也就是說，高效節(jié)能玻璃房比普通玻璃房多提高了15.7攝氏度。

這表明，高效節(jié)能玻璃對太陽光熱輻射有著更好的通過率，同時對室內(nèi)熱輻射的外溢也有著更好阻攔效果。

相比傳統(tǒng)節(jié)能玻璃更高效、應用更靈活

對比現(xiàn)有的節(jié)能玻璃，新型節(jié)能玻璃的優(yōu)勢主要有3點。

第一個優(yōu)勢是高效性。使用新型節(jié)能玻璃，可以在保證室內(nèi)節(jié)能的同時，盡量讓更多的太陽光照射進來，因此對室內(nèi)的溫度控制有更好的效果。

實驗顯示，傳統(tǒng)節(jié)能玻璃的可見光透過率相對較低，一般為30%—70%，但新型節(jié)能玻璃可達到85%以上。

第二個優(yōu)勢是生產(chǎn)、運輸和使用過程中的便捷性。生產(chǎn)常規(guī)節(jié)能玻璃要在真空中蒸鍍各種鍍層，這個過程會產(chǎn)生較高的生產(chǎn)成本，運輸也不方便。另外，因為常規(guī)節(jié)能玻璃的里面是真空的，更新替換需要整體更換。

而對于新型節(jié)能玻璃來說，不管是傳統(tǒng)玻璃，還是有一定節(jié)能性能的玻璃，只要已然成型，就不需要拆掉或再做其他的變動，只用涂上這種材料，或者貼上由該材料做成的貼膜就可以使用了。

第三個優(yōu)勢是靈活性。這種超材料是一種柔性材料，它可以應用于不同的場景。

舉個例子，在以前，如果想把低輻射玻璃應用在帳篷上，難度就比較大。因為低輻射玻璃需用雙層的、很厚的玻璃把里面的功能層保護起來，缺少靈活性。而現(xiàn)在，我們可以通過這項新技術(shù)，將超材料做成貼膜，或者直接做成涂層噴在帳篷上。

雖然新型節(jié)能玻璃在實驗室中表現(xiàn)良好，但由于更廣泛的耐環(huán)境性測試，例如嚴寒地區(qū)、高鹽霧地區(qū)的測試還未開展，普適性還有待考證。（科技日報 陳琳 陳勁濤；轉(zhuǎn)載自科普中國網(wǎng)站，文章內(nèi)容由中國科學院計算機網(wǎng)絡信息中心監(jiān)制）