炎炎夏日，強(qiáng)烈的陽(yáng)光透過(guò)玻璃窗射入室內(nèi)，是導(dǎo)致室內(nèi)溫度升高的主要熱源之一。使用特殊玻璃反射陽(yáng)光以達(dá)到降溫目的的研究這些年一直進(jìn)行著，但目前市場(chǎng)上的相關(guān)產(chǎn)品都不夠理想。最近，美國(guó)一所大學(xué)的研究解決了在保證透光度的情況下，最大限度地反射陽(yáng)光帶來(lái)的熱源。

　　目前常見(jiàn)的濾光片或遮光片都是采用PML原理，即一種光譜濾波器。它由堆疊光學(xué)薄膜層組合而成，可以只讓陽(yáng)光中的紫外線(xiàn)、近紅外線(xiàn)（NIR）或特定波長(zhǎng)的光，被反射出去或通過(guò)薄膜層。
　　此外，涂抹在窗戶(hù)玻璃上的涂層，大多數(shù)是針對(duì)90度角進(jìn)入房間的陽(yáng)光。但是一天中最熱的時(shí)候通常出現(xiàn)在中午，而中午的太陽(yáng)光線(xiàn)大多不以90度角進(jìn)入窗戶(hù)的。因此這些涂層在反射能力上會(huì)受到折損，同時(shí)使濾光的性能變差。
　　另外，有些玻璃為了反射太陽(yáng)光會(huì)增加一些涂層，但涂層通常有顏色容易使玻璃的整體能見(jiàn)度降低。因此，市面上急需一款既能保持玻璃的透明度，又能反射多數(shù)角度太陽(yáng)光，且能減緩光源熱能的涂層，以對(duì)抗炎熱的陽(yáng)光。
　　這次，美國(guó)圣母大學(xué)（University of Notre Dame）能源研究所的研究人員在窗戶(hù)的玻璃上添加了一些硅聚合物（PDMS）涂層，使玻璃窗戶(hù)在不降低透明度的情況下，將陽(yáng)光（熱輻射）反射出去，以達(dá)到降低室內(nèi)溫度的效果。這項(xiàng)研究結(jié)果3月4日發(fā)表在《細(xì)胞報(bào)告物理科學(xué)》雜志上。
　　研究人員首先在二氧化硅基底上設(shè)計(jì)一款PML，里面由4種具有不同折射率的介電材料（可被電極化的絕緣體）來(lái)制造透明窗戶(hù)涂層，而這4種介電材料分別為二氧化硅（SiO2）、二氧化鈦（TiO2）、氮化硅（Si3N4）和氧化鋁（Al2O3）。不同配置（堆疊方式）的PML，會(huì)產(chǎn)生不同的光學(xué)響應(yīng)和反射效果。
　　他們做出的PML有許多層，每層厚度為100奈米（nm），而選擇100nm是為了讓PML具有良好的性能。之后，他們?cè)賹⑦@些材料進(jìn)行類(lèi)似電腦二進(jìn)制（0或1）的方式進(jìn)行堆疊，堆疊依序是二氧化硅、二氧化鈦、氧化鋁、氮化硅、氧化鋁、二氧化鈦。
　　最終他們用20層的材料作出PML后，使用電腦計(jì)算和設(shè)計(jì)出最佳的PML組合方式，以達(dá)到更廣泛的反射太陽(yáng)光效果。結(jié)果表明，這種PML在較寬的入射角范圍內(nèi)，具有優(yōu)異的光譜選擇性和冷卻性能，與普通窗戶(hù)玻璃相比，室內(nèi)溫度降低了5.4℃。
　　實(shí)驗(yàn)人員還進(jìn)行了窗戶(hù)水平放置面向天空的測(cè)試，用來(lái)模仿汽車(chē)的天窗。測(cè)試結(jié)果表明，PML的光子結(jié)構(gòu)在這種情況下具有出色的冷卻性能，使溫度降低高達(dá)7.2°C。
　　另外，他們還用軟體模擬和計(jì)算全美各個(gè)城市在使用這種特殊玻璃可節(jié)省多少冷凍能耗。結(jié)果顯示，最多可省下97.5 MJ/m 2的能源，與傳統(tǒng)窗戶(hù)的冷卻能耗相比，可節(jié)省高達(dá)50.5%的能源。
　　圣母大學(xué)能源研究所的多里尼家族教授羅騰飛（Tengfei Luo）也是這項(xiàng)研究的負(fù)責(zé)人，他對(duì)該校的新聞室表示，“無(wú)論太陽(yáng)在天上的位置如何，我們的涂層都能保持穩(wěn)定功能和效率?！?br /> 　　他還說(shuō)，“我們做出的玻璃與偏光太陽(yáng)眼鏡一樣，鏡面上的涂層可以減少入射光的強(qiáng)度。不過(guò)，與太陽(yáng)眼鏡不同的是，我們的涂層在不同角度依然很有效且十分清晰。”