![pageSearch](/themes/hestia/images/page-search.webp)
15 лучших Bluetooth-наушников Avantree на 2023 год
Jul 18, 20234 лучших приложения «Компас» для Android (и почему вам следует его установить)
Aug 22, 2023Приобретение расширяет компанию Clark
Jun 05, 2023Решение растущей проблемы производства
Jun 10, 2024Анализ выбросов и добычи промышленных газов с помощью инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR)
Jul 31, 2023Высокопрозрачные аэрогели силанизированной целлюлозы для повышения энергоэффективности остекления зданий.
![May 26, 2023](/themes/hestia/images/news-details-icon1.webp)
Дата: 18 августа 2023 г.
Авторы: Эльдхо Абрахам, Владислав Черпак, Богдан Сенюк, Ян Барт тен Хоув, Тэу Ли, Цинкун Лю и Иван И. Смалюх
Источник:Энергия природы, том 8, страницы 381–396 (2023 г.)
ДОИ:https://doi.org/10.1038/s41560-023-01226-7
Для поддержания комфортных условий в помещениях здания потребляют около 40% энергии, вырабатываемой в мире. С точки зрения пассивной изоляции внутренних помещений здания от холода или жары снаружи, окна и световые люки являются наименее эффективными частями ограждающих конструкций здания, поскольку достижение одновременно высокой прозрачности и теплоизоляции остекления остается сложной задачей. Здесь мы описываем высокопрозрачные аэрогели, изготовленные из целлюлозы, распространенного в природе биополимера, с использованием таких подходов, как коллоидная самосборка и процедур, совместимых с обработкой рулонов. Аэрогели имеют светопропускание в видимом диапазоне 97–99% (лучше, чем стекло), матовость ~1% и теплопроводность ниже, чем у неподвижного воздуха. Эти легкие материалы можно использовать в качестве стекол внутри многокамерных стеклопакетов, а также для модернизации существующих окон. Мы демонстрируем, как аэрогели повышают энергоэффективность и могут обеспечить передовые технические решения для изоляции стеклопакетов, мансардных окон, дневного освещения и фасадного остекления, потенциально увеличивая роль остекления в ограждающих конструкциях зданий.
Чтобы обеспечить желаемые условия внутри помещения независимо от внешней среды при минимальном дополнительном энергоснабжении или вообще без него, ограждающие конструкции зданий должны минимизировать обмен энергией между внутренним и внешним миром посредством теплопроводности, конвекции и выбросов1,2,3,4. Достичь этого с помощью остекления особенно сложно из-за типичных строгих требований к прозрачности и матовости в видимом диапазоне5,6. В то время как современные подходы к решению этой проблемы используют стеклопакеты (IGU) с воздухом или заполняющим газом5,6,7,8, высокие тепловые барьерные характеристики таких стеклопакетов требуют большой толщины зазора между стеклами, что, в свою очередь, ограничивается конвекцией газа. , количество панелей и структурные ограничения. С другой стороны, использование гораздо более тонких стеклопакетов с вакуумной изоляцией ограничено целостностью уплотнения и высокими затратами9,10. Низкоэмиссионное серебро и другие покрытия позволяют ограничить потери энергии из-за электромагнитного излучения, подобного черному телу, исходящего из внутренней части здания при комнатной температуре5,6,7,8,9,10, хотя они могут улавливать лишь часть ускользающей энергии. энергии за счет ухудшения прозрачности видимого диапазона.
Аэрогели, материалы с высокими теплоизоляционными свойствами, используемые в различных областях применения, от изоляции труб до марсохода11,12,13, пользуются большим спросом для применения внутри стеклопакетов в качестве замены твердого материала для газовых наполнителей14,15,16,17,18,19, потому что они выделяются как класс материалов, способных превосходить негазированный воздух и другие газовые наполнители в качестве эффективных тепловых барьеров20,21,22,23,24. Однако аэрогели обычно механически хрупкие и сильно рассеивают свет12,13,25,26,27,28,29. Производство аэрогелей с низкой мутностью, высокой прозрачностью и механической прочностью в масштабах и затратах, необходимых для строительства, также оставалось проблемой30. Разработка прозрачных аэрогелей, в том числе на основе целлюлозы25,28,29,30,31, оставалась ограниченной небольшими масштабами, но при этом имела характеристики матовости и прозрачности, которые все еще недостаточны для использования в большинстве типов остекления. Хотя технологические решения по контролю излучательной способности в тепловом диапазоне весьма адекватны и широко используются5,6,7,8,9, а недавнее появление электрохромных подходов обещает удовлетворить потребности в солнечной энергии и контроле конфиденциальности32,33,34, отсутствие хороших прозрачных тепловых барьеров сильно ограничивает энергоэффективность оконных технологий5,6,7,8,9.
Здесь мы демонстрируем масштабируемое производство высокопрозрачных аэрогелей силанизированной целлюлозы (SiCellAs) с характеристиками материала, подходящими для применения в остеклении. Эти материалы SiCellA с высокой теплоизоляцией, зажатые между стеклянными панелями, могут обеспечить окна с высоким сопротивлением R тепловому потоку, например RB = 5 ч фут2 °F Btu-1 (британские единицы, общие для Северной Америки, где Btu означает британскую единицу измерения). тепловая единица) и RS ≈ 0,9 м2 К Вт-1 (единицы СИ). SiCellA может помочь достичь такой изоляции с высоким R для геометрического форм-фактора обычного двухпанельного стеклопакета и может обеспечить остекление для дневного освещения и мансардных окон, потенциально превосходя текущие стандарты и целевые показатели не только для окон, но даже для стен зданий1,2, 3,4,7. Хотя применение стеклопакетов с воздухом или другими газовыми наполнителями ограничено конвекцией в больших межстекленных промежутках и отражением света от границ раздела стекло-воздух многостекловых стеклопакетов, таких внутренних ограничений не существует для стеклопакетов на основе SiCellA.