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住商與運輸節能科技研發中心

【創意競賽主題】熱致變色玻璃節能窗

多功能節能窗設計
多功能節能窗設計
熱致變色玻璃特性
熱致變色玻璃特性
成品可靠度測試
成品可靠度測試
熱致變色玻璃結構
熱致變色玻璃結構
明志科技大學
學生:林威帆
指導老師:阮弼群
 

  近年來節能一直是人類關注的課題,低成本熱致變色玻璃製程技術之開發。此技術能創造室內舒適環境與節約能源的效果。如圖所示,當冬天到來,太陽光頻譜有一定穿透率,尤其是紅外光之穿透率隨波長的增加而增加,故有更多熱量保持於室內。反之,當夏天到來時溫度驟升,太陽光在可見光依舊有一定的穿透率,但是紅外光之穿透率會隨波長的增加而減少,意味著紅外光被熱致變色玻璃反射而無法進入室內,使得熱量不易積存。故室內溫度保持低溫,不需要費電的冷氣來降溫,達到空調節能的效果。

  其中以VO2可說是研究最多的熱致變色材料。因為其相轉變的溫度為68℃,與最為接近室溫。其原理為在高低溫的轉換下,發生相變化與結構的改變,使得電性由低溫半導體導電特性轉為高溫金屬導電特性(Semiconductor-metal transition),即從單斜晶(M1,P21/c)轉換成金紅石結構(R,P42/mnm)的一級可逆反應。

  本技術採用高功率脈衝磁控濺射技術於室溫下製備了VO2薄膜,後以短時間完成退火,達到低熱預算為目的。另外,為了減少玻璃/ VO2界面處的相互擴散,並改善VO2薄膜可見光區域的低穿透率,採用了VO2 / TiO2疊層結構。

  本團隊開發的技術可達優異的熱致變色的效果。配合標準太陽光譜與人眼視感頻譜,兩個實際應用的重要規格分別為:太陽光調變能力(Solar modulating ability, Tsol)與視感穿透率(Luminous transmittance, Tlum)均大於10% 與 40%的要求。

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