伯克利國家實驗室科學家開發節能窗戶涂料
2016-06-13 來源：中國聚合物網
據估計，美國建筑物能耗中的10%源于窗戶性能不佳，每年會給業主帶來約500億美元的費用支出，然而，更換窗戶或采用節能涂料改造的高成本卻又令人望而生畏。美國能源部（DOE）所屬的勞倫斯伯克利國家實驗室（伯克利實驗室）的研究人員正試圖利用創造性的化學方法來解決這個問題，即一種聚合物熱反射涂料，采用這種涂料涂覆的成本僅為原來的十分之一。
伯克利國家實驗室的可涂覆窗戶涂料是基于可迅速自組裝形成光子晶體的分子刷共聚物來制造的，它容易在整個太陽能譜系內調節可反射光。分子刷共聚物材料是兩側都有側鏈的剛性主鏈分子。這種不同尋常的分子結構賦予了一些獨特屬性，其中之一就是不易纏繞。Weitekamp進一步解釋說：“想象一下意大利面與可樂蟲橡皮糖，意大利面條可能會纏繞打結。如果你想將煮熟的意大利面條重新回到未煮過的對齊排列方式，你就必須消耗大量能量以解除纏繞。但可樂蟲橡皮糖卻因為比較僵硬而易于排列。”
作為加州理工學院的一名研究生，Weitekamp致力于了解并控制聚合物分子刷如何自組裝形成納米結構，其表現如同光子晶體，能有選擇性地反射不同頻率的光。去年，作為一項針對創業者研究人員計劃“Cyclotron Road”（回旋加速器之路）的一部分，他來到伯克利國家實驗室，致力于實現這些涂料以及其它聚合物技術的商業化。作為美國能源部伯克利國家實驗室的納米科學研究中心國家用戶裝置的一名用戶，他一直致力于聚合物材料的開發。Cyclotron Road計劃負責人IlanGur說：“我們非常重視Weitekamp的技術對眾多行業的潛在影響！
市場上有一種用于窗戶改造的薄膜，具有光譜選擇性，但需要由專業承包商來安裝，這限制了許多大樓業主的選擇。低成本的選擇能夠顯著擴大應用規模，從而帶來每年350億千瓦時的節能潛力，每年可減少二氧化碳排放量240億公斤，相當于500萬輛汽車的排放量。伯克利國家實驗室的科學家Raymond Weitekamp說：“無需付費給昂貴的承包商，房主自己就可以去當地的五金店購買涂料并自行涂刷，進行DIY改造。這就是將來的情景。涂層在允許可見光通過的同時將會選擇性地將紅外太陽能反射回天空，這將大大提高窗戶的能源效率，尤其是在溫暖氣候以及因使用空調消耗大量能源的南方氣候條件下，更是如此！
伯克利國家實驗室將從美國能源部先進能源研究計劃署（ARPA-E）獲得395萬美元撥款用于開發這個產品。美國能源部先進能源研究計劃署的撥款，使Weitekamp能夠與伯克利國家實驗室首屈一指的建筑科學與窗戶技術專家Steve Selkowitz、建筑能耗分析專家Arman Shehabi合作，共同開發具有成本競爭力并能夠擴展的產品。目標成本是每平方英尺1.50美元，僅相當于目前商業化施工的窗用節能改造涂料市場成本的十分之一。
伯克利國家實驗室的可涂覆窗戶涂料是基于可迅速自組裝形成光子晶體的分子刷共聚物來制造的，它容易在整個太陽能譜系內調節可反射光。分子刷共聚物材料是兩側都有側鏈的剛性主鏈分子。這種不同尋常的分子結構賦予了一些獨特屬性，其中之一就是不易纏繞。Weitekamp進一步解釋說：“想象一下意大利面與可樂蟲橡皮糖，意大利面條可能會纏繞打結。如果你想將煮熟的意大利面條重新回到未煮過的對齊排列方式，你就必須消耗大量能量以解除纏繞。但可樂蟲橡皮糖卻因為比較僵硬而易于排列。”
作為加州理工學院的一名研究生，Weitekamp致力于了解并控制聚合物分子刷如何自組裝形成納米結構，其表現如同光子晶體，能有選擇性地反射不同頻率的光。去年，作為一項針對創業者研究人員計劃“Cyclotron Road”（回旋加速器之路）的一部分，他來到伯克利國家實驗室，致力于實現這些涂料以及其它聚合物技術的商業化。作為美國能源部伯克利國家實驗室的納米科學研究中心國家用戶裝置的一名用戶，他一直致力于聚合物材料的開發。Cyclotron Road計劃負責人IlanGur說：“我們非常重視Weitekamp的技術對眾多行業的潛在影響！
市場上有一種用于窗戶改造的薄膜，具有光譜選擇性，但需要由專業承包商來安裝，這限制了許多大樓業主的選擇。低成本的選擇能夠顯著擴大應用規模，從而帶來每年350億千瓦時的節能潛力，每年可減少二氧化碳排放量240億公斤，相當于500萬輛汽車的排放量。伯克利國家實驗室的科學家Raymond Weitekamp說：“無需付費給昂貴的承包商，房主自己就可以去當地的五金店購買涂料并自行涂刷，進行DIY改造。這就是將來的情景。涂層在允許可見光通過的同時將會選擇性地將紅外太陽能反射回天空，這將大大提高窗戶的能源效率，尤其是在溫暖氣候以及因使用空調消耗大量能源的南方氣候條件下，更是如此！
伯克利國家實驗室將從美國能源部先進能源研究計劃署（ARPA-E）獲得395萬美元撥款用于開發這個產品。美國能源部先進能源研究計劃署的撥款，使Weitekamp能夠與伯克利國家實驗室首屈一指的建筑科學與窗戶技術專家Steve Selkowitz、建筑能耗分析專家Arman Shehabi合作，共同開發具有成本競爭力并能夠擴展的產品。目標成本是每平方英尺1.50美元，僅相當于目前商業化施工的窗用節能改造涂料市場成本的十分之一。
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（責任編輯：xu）
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