名古屋大學開發出世界最高性能之日照遮蔽膜,有助於建築物節能減碳

 

刊登日期:2023/6/26
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日本名古屋大學透過製作具有高近紅線外反射性能的新型透明導電奈米薄片並將其被覆於玻璃上,成功地開發出一款隔熱效果為世界最高性能,近紅外線反射率達到53%的日照遮蔽膜。
 
兼具優異的近紅外光遮蔽性能與可見光透過性的日照遮蔽膜(近紅外線遮蔽膜)可有效率地阻斷太陽光熱源的近紅外光,同時允許可見光進入,可望成為促進建築空調省能源化之材料,因此其重要性亦與日俱增。
 
既有的日照遮蔽膜大多採用氧化銦錫(ITO)等氧化物透明導電薄膜,但由於使用稀有金屬,因此存在了資源風險、製造成本等問題。此外,另有為了提高遮蔽特性,導致可見光透射率降低的權衡問題(Trade‐off)。
 
名古屋大學一直以來持續推動以奈米薄片為基材的透明導電體開發,並將其應用於光學薄膜用途。此次研究團隊使用具有層狀構造的氧化鎢(Cs4W11O35)做為奈米薄片的起始材料,並透過軟化學製程(Soft Chemical Process)將層狀構造剝離至一層,進而合成了透明半導體的氧化鎢奈米薄片(Cs2.7W11O35)。
 
研究團隊接著透過導入氧缺陷以進行載流子(電子)注入。在氫/氬混合氣體回流下以550℃進行還原熱處理之後只有僅表面被還原,進而製作出具有氧缺陷之還原型奈米薄片膜層(Cs2.7W11O35-d:d為氧缺陷量)。
 
名古屋大學對此奈米薄片膜層進行導電特性評估後,確認其具有與一般ITO相當的高導電性。另外在光學特性評估方面,確認表現出優異的近紅外線反射特性與可見光透射率,並且近紅外線反射特性隨著膜厚度(積層數)增加而有所提升。以厚度為50 nm(積層數20層)的超薄膜而言,在維持了71%的高可見光透射率的同時,亦展現了近紅外反射率53%之世界最高性能的反射率。
 
針對優異近紅外線反射率特性的原因進行研究後,發現關鍵在於其金屬-半導體的異質結構,藉由表面金屬層(載流子注入層)可有效率地將近紅外光予以反射。新開發的日照遮蔽膜適用於建築物或汽車的窗玻璃等用途,今後可望發展成為一項空調節能領域的重要技術。

資料來源: https://www.nagoya-u.ac.jp/researchinfo/result/upload/20230522_imass.pdf
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