英大学通过仿生飞蛾眼制造节能自清洁玻璃

伦敦大学学院 (University College London,UCL)科研人员在英国工程与自然科学研究理事会(EPSRC)自助下,通过仿生技术研发出具有自清洁、节能和舒适的智能窗户玻璃,主要特征如下:

1、自清洁功能(Self-cleaning):通过仿生技术在窗户玻璃表面制备了具有类飞蛾眼的微观结构,这种微观结构同样类似荷叶的表面结构(荷叶效应),具有超疏水特性,雨水打在玻璃表面成圆形水珠状,可以快速在玻璃上滚动,将带走灰尘等污物,并且不留下痕迹。效果见下图,其中UCL字体为未经处理的玻璃部分以作对比。

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2、节能(Energy-saving):窗户玻璃表面覆有厚度5-10nm的二氧化钒(VO₂)(vanadium dioxide)薄膜材料,窗外气温低时,可以减少房内热量散失,窗外气温高时,又可以阻止阳光红外线进入房间以降低室温。相比现有类似功能的金银基涂层,这种材料成本更低。据测试,玻璃节能率高达40%,尤其适合用于高楼办公楼房。

3、防炫光(Anti-glare):因为玻璃表面具有特殊类飞蛾眼的纳米结构(如下图),降低了窗户玻璃的反光能力(飞蛾眼效应)。测试结果表面玻璃想室内反射光线减少了20%至30%,由此也大大减少了室内炫光发生,使居民更加舒适。

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飞蛾眼效应原理:当材料表面次微米结构尺度小于光波长时,将使得光波无法辨认出该微观结构,于是在材料表面的折射率沿深度方向呈连续变化,可减小折射率急据变化造成的反射现象。飞蛾等生物通过进化具备这种能力,是为了防止被天敌发现。

蛾眼效应

研究人员称这是首次将仿生技术和热敏变色材料相结合制备的具有自清洁、节能和降低成本的智能玻璃,预计未来3至5年可实现商业化,并且他们希望能进一步制备出一种智能薄膜,直接贴在玻璃上面就能实现上述功能,更加方便居民使用(DIY)。(本文资料编译来源EPSRC,仅供参考)

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高分子

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