热到不敢开窗帘？有没有可能把水做成窗户啊？

今年夏天，全国各地都上了一个新台阶。40多度的高温里，朝南的房间里，白天连窗帘都不敢开，否则只有一个字，热！

事实上，玻璃窗可以称得上是建筑中节能最低的部件诚然，与古代的纸窗相比，玻璃窗既能御寒挡风，同时也保证了自然光对房间的充分照射，真是一大发明但同时，玻璃也让房间变成了一个不分冬夏的温室，让你的落地窗阳台变成了桑拿房

为什么玻璃房里那么热，游泳池里却那么凉除了水的比热容高，温度低，还因为水和玻璃的光学性质不同对于玻璃来说，除了提供可见光进行照明，近红外光也会透过玻璃，使房间升温同时，玻璃在中红外波段的高反射限制了建筑物的散热，这种温室效应加剧了制冷的能耗，对于水来说，近红外光的透射率要高得多

电磁辐射光谱在可见光中，从紫光到红光，波长变长，能量变低，比红光波长长的是红外光，按波长由短到长分为近，中，远红外

在过去的几十年里，人们一直致力于操纵窗户的光学特性来节省建筑能耗比如在普通玻璃上加一层在中红外区域发射率很高的可见透明涂层，并不能阻止近红外光对房间的加热比如Low—E玻璃可以反射近红外光减少室内热量，但中红外光的低发射率会造成热量积累，可见光的低透过率会增加室内照明需求有没有一种玻璃可以同时具有高的近红外阻隔率和较高的中红外热发射率，同时保持玻璃的可见光透过率，保证室内采光

最近，武汉大学的刘康研究员提出了一种由一层水凝胶和一层普通玻璃组成的新型水凝胶玻璃研究成果发表在《光电子学前沿》杂志上与传统玻璃相比，这种水凝胶玻璃可见光透过率更高，近红外光阻隔性更强，中红外热发射率更高，可以增强室内采光，降低室内温度

参考

制备水凝胶时，聚丙烯酰胺水凝胶前体溶液直接在玻璃表面聚合，最终得到下图右下角所示的双层粘合结构，一层普通玻璃，另一层水凝胶。

普通玻璃和水凝胶玻璃的光学特性比较

水凝胶层由少量交联聚合物和大量液态水组成，因此具有类似于水的光学性质，允许可见光通过，阻挡近红外光此外，水凝胶的透射率可以通过其厚度来控制，以获得理想的透射光谱

为了测试水凝胶玻璃的光调制能力，研究团队将水凝胶层放在商业玻璃封装的硅太阳能电池上，发现水凝胶玻璃封装的太阳能电池比普通玻璃封装的太阳能电池具有更高的光电流密度和效率此外，水凝胶层增强了大气红外透明窗口中波长的热发射率，这可能降低太阳能电池在工作模式下的温度

随后，研究团队设计了一个长宽高均为20厘米的小屋模型，安装了水凝胶玻璃和普通玻璃，并进行了室外实验结果表明，在晴天，使用水凝胶玻璃的房屋室内照度略高于使用普通玻璃的房屋，室内温度始终低于使用普通玻璃的房屋

因此，这种新型水凝胶玻璃窗不仅可以降低照明的耗电量，还可以降低制冷设备的能耗研究团队在对不同气候条件下的8个代表性城市进行模拟计算后指出，与普通玻璃相比，水凝胶玻璃每年可节省2.37~10.45 MJ/m2的建筑降温和照明能源，适用于全球不同城市

参考

傅军，冯，廖，毛，米，刘，刘凯水凝胶玻璃用于节能窗的宽带光管理前沿光电15，33

研究团队

论文信息

出版《光电子学前沿》杂志

发布于2022年8月5日

用于节能窗户的水凝胶玻璃中的宽带光管理