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节能?用纳米包覆吧

2019-10-09 17:36:11来源:励志吧0次阅读

纳米粒子具有极大的比表面积,这使其具有许多优异的性能。在涂层中加入纳米粒子,研究人员开发出了热致变色金属带,既可用于建筑的节能保温,又可用于产品的防伪。

涂有热致变色纳米颗粒的金属带。在温度高于30摄氏度(约86°F)时,涂层是透明的,并且下方的金属会反射热量。

合理利用热变色纳米涂层有助于减少能源使用,节约资源。涂层是吸收热量还是反射热量取决于它们的温度。研究人员将在汉诺威展会上通过带有该涂层的金属试条来论证这一现象。

小尺寸,大影响

纳米颗粒具有很大的比表面积,这使它们非常有效且易发生反应,微小的使用量就足以产生较大影响。在卡尔斯鲁厄附近的普芬茨塔尔内,弗劳恩霍夫化学技术研究所的研究人员正在利用纳米粒子的这一特性来创造新涂料。他们将有效的纳米材料应用于聚合物体系,这些体系会像油漆或清漆一样容易使用。

聚合物中精细分散的纳米粒子

“不过,只有颗粒不结块避免团聚,纳米复合材料的特殊性能才能显现出来,”弗劳恩霍夫研究所的赫尔穆特施密德解释说。因此科学家和研究所的同事们共同开发出了将纳米颗粒均匀分布在聚合物基质中的方法。“此外,将纳米粒子融入塑料体系提供了额外的安全性:两者之间的结合力防止了个别纳米粒子的非受控释放,”施密德解释道。 “我们可以利用能够探测到极其微量物质的分析技术来证明这一点。”

该过程适用性高,适合于处理多种纳米材料。此外,环境友好的水基塑料体系中仅含有少量物质,该种塑料几乎不释放任何挥发性有机物。这些涂层无需底漆即可直接使用,专家称此属性为“直接对金属”性。“此外,这些涂层隔绝氧气,从而防止腐蚀”。

通过颜色变化降低能耗

弗劳恩霍夫研究所的研究人员与行业合作伙伴共同开展一个项目,该项目是由德国联邦教育与研究部(BMBF)资助的关于金属线、带材新纳米涂层的研究工作。专家们在一项目中研发出了根据自身温度改变颜色的热致变色涂层。该涂层吸热或变得透明,并可发生反射。“当金属带材以这种方式涂覆时具有非常特殊的性质。如果温度低于30摄氏度(约86°F),黑色涂层会吸收热量。如果温度升高,颜色会发生改变。已变为透明的清漆可使红外辐射被反射,”施密德解释道。像这样被涂覆的带状和线状材料在建筑应用中十分有用。它们可互相交织,用作墙壁和立面的外部自调节热包层来帮助冷却建筑物,从而降低操作成本。研究人员正在继续开发其他的纳米体系,如涂料的发光性。这些效应对安全标记和标志十分有用。该涂料还有助于明确区分正版产品和盗版产品,因为盗版产品在其处理过程中没有此类发光的纳米涂层。

颗粒和粉末的金属及碳纳米涂层

研究人员及不伦瑞克弗劳恩霍夫表面工程薄膜研究所的等离子和光子学应用中心都参与了纳米技术的研究。他们用诸如碳或金属纳米涂层来设计具有良好性能表面的粒子。由1-2nm碳纳米涂层包覆的特定颗粒导电性更好,这使得锂离子电池的性能增强。

纳米涂覆的微小颗粒还具有其它优点:例如,若在不锈钢颗粒中应用氮化钛或铜,物质将不再团聚。然后以这种方式处理过的粉末可用于金属化温度敏感材料如塑料或纸。但是如何使薄金属层均匀应用于平整的三维表面?表面工程薄膜研究所的科学家采用等离子喷涂来达到此目的。例如,用常压等离子体处理来热活化纳米状的不锈钢颗粒,作为金属薄膜沉积于被包覆材料上。

本文由材料人网编辑部华东组编辑整理

素材:赵建伟 翻译:王冰 校对:袁文静 审核:李团伟

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