伯克利实验室科学家开发出节能窗户涂料

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据估计，美国建筑物能耗中的10%源于窗户性能不佳，每年会给业主带来约500亿美元的费用支出，然而，更换窗户或采用节能涂料改造的高成本却又令人望而生畏。美国能源部（DOE）所属的劳伦斯伯克利国家实验室（伯克利实验室）的研究人员正试图利用创造性的化学方法来解决这个问题，即一种聚合物热反射涂料，采用这种涂料涂覆的成本仅为原来的十分之一。

伯克利国家实验室的可涂覆窗户涂料是基于可迅速自组装形成光子晶体的分子刷共聚物来制造的，它容易在整个太阳能谱系内调节可反射光。分子刷共聚物材料是两侧都有侧链的刚性主链分子。这种不同寻常的分子结构赋予了一些独特属性，其中之一就是不易缠绕。Weitekamp进一步解释说：“想象一下意大利面与可乐虫橡皮糖，意大利面条可能会缠绕打结。如果你想将煮熟的意大利面条重新回到未煮过的对齐排列方式，你就必须消耗大量能量以解除缠绕。但可乐虫橡皮糖却因为比较僵硬而易于排列。”

作为加州理工学院的一名研究生，Weitekamp致力于了解并控制聚合物分子刷如何自组装形成纳米结构，其表现如同光子晶体，能有选择性地反射不同频率的光。去年，作为一项针对创业者研究人员计划“Cyclotron Road”（回旋加速器之路）的一部分，他来到伯克利国家实验室，致力于实现这些涂料以及其它聚合物技术的商业化。作为美国能源部伯克利国家实验室的纳米科学研究中心国家用户装置的一名用户，他一直致力于聚合物材料的开发。Cyclotron Road计划负责人IlanGur说：“我们非常重视Weitekamp的技术对众多行业的潜在影响。”

市场上有一种用于窗户改造的薄膜，具有光谱选择性，但需要由专业承包商来安装，这限制了许多大楼业主的选择。低成本的选择能够显著扩大应用规模，从而带来每年350亿千瓦时的节能潜力，每年可减少二氧化碳排放量240亿公斤，相当于500万辆汽车的排放量。伯克利国家实验室的科学家Raymond Weitekamp说：“无需付费给昂贵的承包商，房主自己就可以去当地的五金店购买涂料并自行涂刷，进行DIY改造。这就是将来的情景。涂层在允许可见光通过的同时将会选择性地将红外太阳能反射回天空，这将大大提高窗户的能源效率，尤其是在温暖气候以及因使用空调消耗大量能源的南方气候条件下，更是如此。”

伯克利国家实验室将从美国能源部先进能源研究计划署（ARPA-E）获得395万美元拨款用于开发这个产品。美国能源部先进能源研究计划署的拨款，使Weitekamp能够与伯克利国家实验室首屈一指的建筑科学与窗户技术专家Steve Selkowitz、建筑能耗分析专家Arman Shehabi合作，共同开发具有成本竞争力并能够扩展的产品。目标成本是每平方英尺1.50美元，仅相当于目前商业化施工的窗用节能改造涂料市场成本的十分之一。

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