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纳米涂料降低能源消耗

2019-10-09 15:00:46来源:励志吧0次阅读

适当地使用热致变色纳米涂层可以帮助减少能源消耗。这种涂层既可以吸收热量,也可以反射热量,这一切取决于它的温度。研究人员将会在汉诺威展会展示使用这种涂层的金属条样品。

纳米粒子具有非常大的比表面积(表面面积与体积的比值),这使得纳米粒子非常活跃,即使只有非常少量的纳米粒子,也可以有非常大的影响。在普芬茨塔尔的Fraunhofer化学技术研究所(ICT)正在利用这种特性来制造新颖的涂层。他们将这种活跃的纳米粒子加入到聚合物系统中,这些涂层可以像油漆一样轻松使用。

纳米粒子在聚合物中均匀分散

“然而,只有当这些纳米粒子充分散开,没有发生聚集时,其特性才能显现出来。”Helmut Schmid说。科学家和该研究所的研究人员开发了一种新的工艺,使得纳米粒子能均匀分散在聚合物中。“此外,将纳米粒子集成在塑料系统中会使得其更加安全可靠,结合力的存在会防止个别纳米粒子的随意释放。”Schmid说。“我们可以利用探测痕量元素的分析技术来证明这一点。”

这种工艺流程可广泛应用于不同的纳米材料。其他的优点包括:少量物质可以非常环保地结合在一起;水基塑料系统几乎不挥发有机化合物。因此这种涂层可以直接应用,专家称之为“直接接触金属”特性。除此之外,涂层会阻止氧气与金属接触,因此会防止其腐蚀。

通过色彩的变化降低能源消耗

Fraunhofer化学技术研究所的研究人员与来自企业的研究人员共同合作,承担了一项由德国联邦教育与研究部资助的项目,该项目重点研究金属丝和钢带的新型纳米涂层。专家们开发了一种热致变色涂料,这种涂料的颜色会根据温度的变化而变化。因此该涂层或吸收热量,或变得透明,并允许其发生反射。“因此具有这种涂层的金属带材具有非常特殊的性能。如果温度低于30℃,黑色涂料吸收热量;当温度升高,颜色也会发生变化;当其成为透明时,可允许红外辐射被反射。”Schmid解释道。经过这样包覆的带钢和线材在建筑方面非常有用。它们可以交织在一起,并作为自调节热包层的墙壁,有助于建筑物的降温,从而降低运营成本。研究人员正继续研究纳米系统的其他性能,如涂料发光性能等。对于安全标记和标志等,这些效果是非常有用的。该涂料还可以帮助区分正版和盗版,因为盗版商没有此类发光涂料。

金属和碳纳米涂料

Fraunhofer研究所等离子和光子应用中心表面工程和Braunschweig薄膜研究中心的研究人员也参与到了纳米技术的研究当中。他们通过采用碳或金属纳米涂层来设计粒子表面的性能。粒子表面被1-2nm的碳纳米涂层覆盖后,会成为导电体,这会提高锂离子电池的性能。

覆盖有纳米涂层的粒子还具有其他的优点:应用氮化钛或铜的不锈钢颗粒,该物质不再发生聚集。通过这种方法处理的粉末可用于制造热感材料,例如塑料或纸张。但是,这种金属薄层如何能均匀覆盖到三维表面呢?为此,IST的科学家引入了等离子喷涂技术。例如不锈钢纳米颗粒经过常压等离子体处理后以薄膜形式沉积在材料表面时会发生热活化。

新材料在线编译整理——翻译:杨超 校正:摩天轮

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