微米和纳米

没有地暖怎么办,纳米天线让窗户变身暖气

10月9日,学术期刊《Nano Letters》刊登了一篇名为《Solar Transparent Radiators by Optical Nanoantennas》——基于光学纳米天线的太阳能透明加热器,该研究由哥德堡大学的科研团队主导,瑞典、伊朗、美国以及中国的科学家也参与了这项研究。

研究人员利用纳米科技开发了一种等离子纳米天线材料,该材料可以高度吸收所被依附物料的光和热的能力,它能把一般玻璃窗户转化为太阳能发热板,为建筑的的温度平衡带来明显的改变,当下大多写字楼、酒店及越来越多的政府机构都采用玻璃幕墙的设计。另外,该材料吸附在玻璃上时能保持无色、透明的特性,丝毫不会影响太阳光的色谱。

没有地暖怎么办,纳米天线让窗户变身暖气

1985年,wessel教授基于金属小颗粒能有类似于传统天线接收入射电磁波的属性,最早提出了纳米光学天线的概念。纳米光学天线是目前所有天线中的最小天线,当其被制成阵列时,又会了出现很多新奇的特性。

制备光学天线的材料一般是是金、银、铝、铜等常见金属,这些金属在光频段已不再等效为完纯导体,像其在微波波段那样,它们对材料的折射率会发生变化,特别是对电磁波具有巨大损耗,这一特性使其对光的损耗增大,它吸收的光能会被转化成热能。

近年来,纳米光学天线已经成为纳米光子学领域中的重要研究方向,在太阳能转化率、提高探测精度、微纳光学传输以及生物医学等方面都具有广泛的应用前景。

没有地暖怎么办,纳米天线让窗户变身暖气

目前,中国每年因门窗流失的能耗约占建筑能耗的45%~50%,社会总能耗的20%,而在节能门窗已经接近普及的美国,仍然有20%的热量是通过窗户流失的,因此,为了满足现代及未来建筑节能环保的需要,现有的节能门窗亟待升级。

据研究团队介绍,该等离子纳米天线材料镍 – 铝氧化物制成,当它们以阵列化结构吸附在玻璃上时,可以强烈地吸收整个玻璃表面的光,同时将其转化为热能。

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寒冬将至,当一个人坐在一扇冷窗的旁边时,他身上的热量会向窗户辐射,加速其人体的寒冷感觉,而吸附纳米光学天线的窗户可以将自身温度提高几度,不仅补偿了这种能量损失,而且会让人感觉温暖,同时降低了整个建筑的能耗。

目前,研究团队正在研究如何使材料更好地吸收太阳光线中红外线和紫外线,以增强纳米天线的加热能力,将温度进一步提高。

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