工程中孔二氧化硅,用于卓越的光学和热性能

抽象的

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。

由于缺乏透明、隔热的窗户,导致商业和住宅建筑的大量热量损失,这占美国每年一次能源消耗的约4.2%。本研究表明,在没有超临界干燥的情况下,气氛干燥的二氧化硅气凝胶单体(即歧义)可以同时获得高光学透明度和低导热性,为这一问题提供了一个潜在的解决方案。采用四乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷和凝胶后表面改性前驱体的组合,合成了不同孔隙分数和孔径的室温干燥材料。通过控制合成工艺条件,制备出了厚度为0.5 ~ 3mm、透光率为>95%、导热系数为0.04 W/(m K)的介孔单体。小于15 nm的窄孔径分布使其具有良好的透明度和低雾度,而孔隙率超过80%则导致导热系数低。提出了一种考虑分形维数和声子边界散射的热输运模型来解释所测得的低有效热导率。这项工作为透明节能窗户的设计提供了新的见解。

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表格1。
图1所示。
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致谢

This research was supported in part by the U.S. Department of Energy Advanced Research Projects Agency-Energy (ARPA-E) Single-Pane Highly Insulating Efficient Lucid Designs (SHIELD) program (ARPA-E Award DE-AR0000738) and the NRT-INFEWS: Integrated Urban Solutions for Food, Energy, and Water Management (Grant No. DGE-1735325).

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Butts,D.M.,McNeil,P.E.,Marszewski,M。等等。用于高级光学和热性能的工程中孔二氧化硅。能源与可持续发展夫人7,39(2020)。https://doi.org/10.1557/mre.2020.40

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关键词

  • 气凝胶
  • 奈米结构
  • 光学特性
  • 孔隙度
  • 导热系数