耐用玻璃涂层有望降低能源成本

近日据外媒报道，莱斯大学研究人员与合作者开发的玻璃涂层可通过防止窗户漏热帮助降低能源消耗，在寒冷季节尤其有效。这种由碳原子编织进氮化硼晶格构成的透明薄膜材料，能形成反射热量、耐刮擦且不受潮湿、紫外线和温度波动影响的坚固薄层。

Pulickel Ajayan作为第一作者，在《先进材料》期刊发表了一项关于氮化硼基涂层的研究

研究人员模拟了该材料在纽约、北京和加拿大阿尔伯塔省卡尔加里等冬季寒冷城市实际建筑中的表现，显示其比现有方案可提升2.9%的节能效果。仅美国每年新增窗户安装量就超过40亿平方英尺，节省的能源将相当可观。

据研究人员介绍，该涂层的耐久性允许其安装在玻璃外表面——这相比传统低辐射涂层具有显著优势。辐射率描述材料以热能形式辐射热量的能力，数值越低意味着通过玻璃散失的热量越少。传统低辐射涂层易受湿度和温度波动等环境因素影响而退化，因此必须安装在窗户内侧。

“虽然纯氮化硼的辐射率与玻璃相近，但掺入少量碳后辐射率显著降低——这彻底改变了游戏规则。”莱斯大学本杰明·M.与玛丽·格林伍德·安德森工程讲席教授、材料科学与纳米工程教授Pulickel Ajayan表示。

团队采用脉冲激光沉积技术制备该涂层：高能短脉冲激光轰击固态氮化硼靶材，产生的等离子体羽流汽化后沉积在玻璃基底上。由于该工艺在室温下进行，避免了制备粘合涂层通常需要的高温环境。

莱斯大学研究人员与合作团队研发的新型玻璃涂层有望降低供暖能耗，该技术通过阻隔窗户热流失，在寒冷季节尤其能显著节省能源开支

Ajaya指出，这种低温氮化硼沉积技术也可适用于玻璃以外的其他材料，包括聚合物、纺织品甚至生物表面。此外，通过适当工艺优化，卷对卷化学气相沉积或溅镀等其他可扩展技术最终可实现商业化生产。

从原材料角度看，氮化硼比商用低辐射玻璃常用的银或氧化铟锡更廉价。但研究人员提醒不宜直接比较成本，因为这些材料在耐久性、加工工艺和技术成熟度方面存在差异。即便如此，团队对该涂层在现有材料表现不佳的严苛环境中的长期性能，充满期待。

为评估涂层的光学透明度及建筑节能潜力，莱斯团队与香港中文大学共同通讯作者Yi Long合作，其课题组专注于智能窗技术功能材料研究。他特别强调该涂层在户外条件下的耐久性是区别于现有技术的关键。

Yi Long表示，卓越的耐候性使其成为首个可外置的低辐射窗膜，节能能力明显优于内贴型产品，这在建筑密集环境中可能是绝佳解决方案。