纳米材料可以帮助提高窗户的效率

能源部(DOE)的阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory)的一组研究人员正在使用纳米材料来改善商业和住宅建筑中现有单窗格窗户的能源效率。该团队最近获得了能源部高级研究计划局能源(ARPA-E)的310万美元拨款，用于开发有助于实现该目标的技术。团队正在开发的纳米泡沫-被称为具有超隔热和隔音性能的纳米蜂窝复合材料-使用直径小于100纳米的气泡来阻挡热量和声音通过玻璃窗的传递，同时允许可见光通过并保持类似的清晰度正常的窗户。

Argonne首席建筑科学家Ralph Muehleisen说：“这确实是诀窍，既可以阻止热量和声音的传递，又可以保持透明度。” “开发一种绝缘的涂层是相当简单的，但是要获得薄的并且仍然可以透视的涂层是一项重大的技术挑战。”

纳米泡沫将被挤压成约三毫米厚的薄片，通过使用微小的气泡来减少气体分子之间的碰撞，从而产生隔热效果，从而减少了热能的传递。当气泡减小到该比例时，就可以实现超绝热。

具有较大气泡的泡沫可以执行类似的功能，但是这些气泡会散射可见光，从而使窗口模糊且透明度较低。气泡需要以大约100纳米或更小的尺寸生成，并正确分布，然后在宿主介质中雕刻以达到可接受的清晰度。相比之下，人的头发大约是60,000纳米宽，而DNA分子是2-3纳米宽。

根据ARPA-E，单窗格窗口占窗口的30%至40%，具体取决于区域。单窗格窗户的热量至少是双窗格窗户的两倍，因此，翻新所有这些窗户每年可为消费者节省约120亿美元的能源成本。

纳米泡沫团队融合了纳米材料科学家，聚合物科学家，化学，工艺和建筑工程师的专业知识，以及能源部科学办公室用户设施阿贡的纳米级材料中心的专业知识。该团队还包括芝加哥大学分子工程研究所，劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)和天普大学化学系的研究人员。

阿贡大学科学副实验室主任马特·蒂雷尔(Matt Tirrell)说：“这项努力确实显示了跨领域科学合作的力量。” “通过将这些独特的技能和设施整合在一起，我们就有能力取得重大突破，有望实现对建筑节能的巨大改变。”