工程介孔二氧化硅具有优越的光学和热性能

摘要

我们报告了绝热透明材料的显着提前:基于二氧化硅的整体,具有控制孔隙率,其与与气凝胶相当的导热率结合窗户的透明度。

缺乏透明,隔热窗口导致商业和住宅建筑的大量热量损失,每年占初级美国能源消耗的约4.2%。本研究通过证明环境干燥的二氧化硅气凝胶整料,即含糊的石材,即矛盾,可以同时实现高光学透明度和低导热率而无需超临界干燥的潜在解决方案。四乙氧基硅烷,甲基三乙氧基硅烷和凝胶后表面改性前体的组合用于将环境干燥的材料与不同的孔隙级分和孔尺寸合成。通过控制合成和加工条件,产生0.5-3mm厚的透射率> 95%和0.04W /(M K)的导热率。狭窄的孔径分布<15nm,导致优异的透明度和低雾度,而孔隙率超过80%导致导热率低。考虑分形尺寸和声子边界散射的热传输模型被提出用于解释测量的低有效导热率。这项工作提供了新的洞察透明,节能窗口设计。

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致谢

该研究部分得到了美国能源部能源高级研究计划局(ARPA-E)单面隔热高效透明设计(SHIELD)项目(ARPA-E Award DE-AR0000738)和NRT-INFEWS:食品、能源和水管理的综合城市解决方案(批准号:NRT-INFEWS)的支持。dge - 1735325)。

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butt, D.M, McNeil, p.e., Marszewski, M。等等。工程介孔二氧化硅具有优越的光学和热性能。MRS能源与可持续发展7,39(2020)。https://doi.org/10.1557/mre.2020.40

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关键词

  • 气刨
  • 纳米结构
  • 光学特性
  • 孔隙度
  • 热导率