美研制出高效抗阳光玻璃 可大幅降低室内温度

炎炎夏日，强烈的阳光透过玻璃窗射入室内，是导致室内温度升高的主要热源之一。使用特殊玻璃反射阳光以达到降温目的的研究这些年一直进行着，但目前市场上的相关产品都不够理想。最近，美国一所大学的研究解决了在保证透光度的情况下，最大限度地反射阳光带来的热源。

目前常见的滤光片或遮光片都是采用PML原理，即一种光谱滤波器。它由堆叠光学薄膜层组合而成，可以只让阳光中的紫外线、近红外线（NIR）或特定波长的光，被反射出去或通过薄膜层。

此外，涂抹在窗户玻璃上的涂层，大多数是针对90度角进入房间的阳光。但是一天中最热的时候通常出现在中午，而中午的太阳光线大多不以90度角进入窗户的。因此这些涂层在反射能力上会受到折损，同时使滤光的性能变差。

另外，有些玻璃为了反射太阳光会增加一些涂层，但涂层通常有颜色容易使玻璃的整体能见度降低。因此，市面上急需一款既能保持玻璃的透明度，又能反射多数角度太阳光，且能减缓光源热能的涂层，以对抗炎热的阳光。

这次，美国圣母大学（University of Notre Dame）能源研究所的研究人员在窗户的玻璃上添加了一些硅聚合物（PDMS）涂层，使玻璃窗户在不降低透明度的情况下，将阳光（热辐射）反射出去，以达到降低室内温度的效果。这项研究结果3月4日发表在《细胞报告物理科学》杂志上。

研究人员首先在二氧化硅基底上设计一款PML，里面由4种具有不同折射率的介电材料（可被电极化的绝缘体）来制造透明窗户涂层，而这4种介电材料分别为二氧化硅（SiO2）、二氧化钛（TiO2）、氮化硅（Si3N4）和氧化铝（Al2O3）。不同配置（堆叠方式）的PML，会产生不同的光学响应和反射效果。

他们做出的PML有许多层，每层厚度为100奈米（nm），而选择100nm是为了让PML具有良好的性能。之后，他们再将这些材料进行类似电脑二进制（0或1）的方式进行堆叠，堆叠依序是二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氮化硅、氧化铝、二氧化钛。

最终他们用20层的材料作出PML后，使用电脑计算和设计出最佳的PML组合方式，以达到更广泛的反射太阳光效果。结果表明，这种PML在较宽的入射角范围内，具有优异的光谱选择性和冷却性能，与普通窗户玻璃相比，室内温度降低了5.4℃。

实验人员还进行了窗户水平放置面向天空的测试，用来模仿汽车的天窗。测试结果表明，PML的光子结构在这种情况下具有出色的冷却性能，使温度降低高达7.2°C。