凜冬將至，你需要一款可自行加熱的太陽能玻璃

最近， 研究人員開發了一種將普通玻璃改造為太陽能加熱器的技術。 通過這個技術， 在寒冷的天氣下玻璃的溫度可以通過太陽能提高約 8℃。 研究人員們希望這種技術能夠降低目前的加熱成本， 進而達到、節能能效果。

此次研究由來自哥德堡大學（University of Gothenburg）的 Alexandre Dmitriev 領銜完成， 其他合作者還包括瑞典、中國、伊朗和美國的各個大學的， 文章發表在最近一期的《Nano Letters》期刊上。

圖 | （a）納米天線表面的藝術合成圖 (b) 納米天線的掃描電子顯微鏡（SEM）圖 (c) 新表面材料對著普通窗戶的對比圖

Dmitriev 表示， 現代建築中越來越多地使用超大玻璃作為建築表面， 將普通玻璃改造為依靠太陽能加熱的“螢幕”可以顯著改變居民樓和辦公樓的熱平衡， 而且他們的技術還非常簡單、便宜和有效。

這種新型表面的主要功能元件是等離子體納米天線， 納米天線為納米技術的應用方向之一。 這些微型天線為鎳-氧化鋁如三明治般夾合而成，

形狀如同納米橢圓片， 並且能形成規則的圖案排列在玻璃上。 在電子振盪或表面等離子體的幫助下， 這些玻璃表面的納米天線會強烈地吸收光能進而加熱整個表面。

團隊最新的研究顯示， 有納米天線的正面比沒有天線的背部襯底能夠更有效地吸收陽光。 這種光吸收的方向性使得它在窗戶表面的應用方面前景十足， 因為陽光能被窗戶的外部最有效地吸收利用。 另外， 這種表面還有高度透明、無色、幾乎完全保留陽光色譜的優點。

事實上， 寒冷的窗戶對建築物加熱系統的影響比人們想像中的更大。 比如， 當一個人坐在寒冷的窗戶旁時， 此人會將身體的熱量通過輻射傳遞給窗戶，

窗戶的作用就好比一個“散熱器”。 為了維持舒適的環境溫度， 室內溫度因此需要微微增加來補償窗戶的熱量損耗。 而現在， 這種新型的窗戶表面能提高好幾度窗戶的溫度， 因此可以預見， 它在節能方面擁有巨大的潛能。

此外， 除了應用在普通玻璃窗戶上， 它可能還有其他方面的應用前景。 由於這些納米天線是高度模組化的， 所以可以漆塗在任何表面上， 或者為了保持其吸收光能的方向性， 可以直接轉移到幾乎任何表面上。 這些納米天線能由各種各樣的材料製成， 並且可以通過改變其顏色來調節吸收不同波長。

Dmitriev 表示， 當有些場景既有透明度， 又需要特定方向 (正面和反面效率不一樣) 和熱性能方面的需求時，

納米天線剛好能同時滿足。 當然， 其在輻射冷卻、太陽能熱隔離和其他方面也可能有一定應用前景。 另外， 這些天線還可能耦合到分子系統中來存儲太陽能並根據需要釋放存儲的熱量。

在未來， 他們將研究方向是如何影響溫度的升高的， 比如通過吸收同樣存在太陽光譜中的紫外線和近紅外波段等。