ｐｈａｓｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ
收稿日期２０１２—１１一０７
修订稿日期２０１２—１ｌ一３０
基金项目：广东省自然科学基金（￥２０１１０１０００３４２９）；广东省教育部产学研结合项目（２０１ｌＢ０９０４００６３２）；住房和城乡建设部研究开发项目 （２０１１一ＫＩ一２４）；广州市“羊城学者”科研项目（１０Ａ０３８Ｇ）资助 作者简介：河清衡（１９８９一），男，硕士研究生，研究方向为供热、供燃气、通风及空气调节。 ・２２７・
总能量的５％，可见光区（波长０．３４～０．７２岬）占
总能量的４５％，近红外（波长０．７２—２．５斗ｍ）占总 能量的５０％【５ Ｊ。可见，太阳光谱中的能量绝大部分
分布在可见光和近红外区，其中近红外区占太阳辐 射总能量的一半，若能选择性有效阻隔近红外能量 而维持一定的可见光透过率，即可实现透光隔热 （即不影响采光而达到红外区隔热）。 纳米ＩＴＯ、ＡＴＯ等纳米微粒对太阳光谱具有理 想的选择性，在可见光区透过率高，而对红外光却具 有很好的屏蔽性，而ＴｉＯ：、Ｆｅ：Ｏ，、Ａ１：Ｏ，等纳米颗粒
１
具有很强的紫外波段吸收能力，若将这些具有特殊 功能的纳米微粒分散后加人到树脂溶液中，可获得 纳米透明隔热涂料，可用于玻璃或树脂等表面形成 透明隔热膜。谭亮等Ｍ１在水性聚氨酯中加入纳米 功能粉体、消泡剂、润湿剂等制得透明隔热涂料，并 用于普通白玻表面形成涂膜，并测试了涂覆透明隔 热涂料前后的透射光谱，如图１，可看出玻璃隔热涂 层在可见光区具有很好的透光性，而对近红外光线 具有很好的屏蔽性。对于涂料透明隔热机理，何秋 星等哺１提出ＺｎＯ、ＴｉＯ，纳米颗粒的屏蔽作用是基于 对紫外光的吸收；黄宝元等旧１通过对ＡＴＯ／ＰＵ涂层 进行光谱性能测试，认为ＡＴＯ纳米颗粒对红外波段 辐射以吸收为主、反射为辅；姚晨等¨０｜、王靓和赵石 林…ｏ认为透明隔热涂膜对热辐射阻隔作用是吸收 和反射共同作用的结果，具体表现为涂膜吸收热辐 射使涂层温度升高，然后经对流传热将热量传递给 空气，因此涂膜对于红外辐射可起到“变相反射”作 用，当空气流动速度比较大时，空气对流传热速率加 快，涂膜将具有更好的隔热效果。
ｏｎ
ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｄｅ－
ｗｅｒｅ
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ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ
ｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｔｈｅ ｃｏｍ—
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ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ
ｈｅａｔｉｎｇ—－ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｂａｓｅｄ
ｔｈｅｒｍａｌｌｙ ｉｎｄｕｃｅｄ ｐｈａｓｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｓｕｃｈ
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＼＼芝兰皇玻＋玻璃隔热涂判
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波长／ｎｍ 图１
国内外透明隔热涂料研究进展
隔热涂层前后玻璃的透射光谱…
１．１透明隔热涂料的隔热原理
太阳辐射的能量主要集中在波长为０．２～２．５ ＩＬｍ的范围内，其中紫外区（波长０．２—０．４斗ｍ）占
・２２８・
图２不同组合涂层的透射光谱‘７
万方数据
１．２透明隔热涂料的国内外研究进展 目前，有关透明隔热纳米涂料的研究主要集中
在美国、日本、韩国和欧洲等国，美国Ｎａｎｏｐｈａｓｅ公 司【ｌ引率先将半导体纳米材料（ＩＴＯ、ＡＴＯ、ＺｎＯ、
１．３新型智能温控透明隔热涂料 ２０世纪５０—６０年代，人们相继发现了一些具
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｉｎｃｅ ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｈｅａｔｉｎｇ—ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｈａｖｅ ｈｉｇｈ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ａｎｄ ｇｏｏｄ ｖｉｓｉ— ｂｌｅ ｌｉｇｈｔ ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ，ｔｈｅｙ ｈａｖｅ ｗｅｌｌ ｂｅｅｎ ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｄ ｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｒｅｄｕｃｅ．Ｔｈｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ
具有一定智能相变温度控制的功能型透明隔热保温 涂料。 国外对透明隔热涂料在建筑玻璃上的使用普及
图３ 波长／ｎｍ
ＶＯ：薄膜相变前后透过率的变化曲线㈨
ＶＯ，作为相变金属化合物的研究热点，不仅因
为其红外透射突变明显，而且可通过掺杂将其相变
率极高，美国对建筑玻璃的透明隔热涂层普及率超 过９０％，澳大利亚、新西兰等国使用率也都在７５％
万方数据
０引言
随着社会和经济的快速发展，全球对能源的需 求日益增大，能源消耗同时也带来环境问题，因此能 源和环境成为制约当今人类社会发展的瓶颈。建筑 能耗约占人类总能耗的３０％一４０％，其中约半数是 由建筑采暖或制冷等空调造成的，而通过门窗散失 的热量约占整个建筑空调耗能的３０％【ｌ－２］。另一 方面，随着现代建筑对室外景观和室内采光等要求 的提高，往往采用较大面积的玻璃窗或玻璃幕墙结 构，而建筑玻璃作为隔热保温的薄弱环节，在保证玻 璃采光的同时如何提高其保温隔热性能成为降低建 筑能耗的重要途径。 为了提高建筑玻璃的隔热保温性能，人们研究 出多种新型玻璃材料，如金属镀膜隔热玻璃、真空玻 璃、贴膜玻璃、Ｌｏｗ—Ｅ玻璃等节能玻璃，但这些玻璃 往往存在透光率低、隔热效果不佳、工艺条件控制复 杂、价格昂贵等一种或多种原因，限制了其发展和应 用［３】。近年来，随着纳米材料和制备技术的发展， 某些金属氧化物因具有特殊的光学和热学性能逐渐 受到人们的关注，并在建筑玻璃隔热方面获得了发 展和运用，例如氧化铟锡（ＩＴＯ）、氧化锡锑（ＡＴＯ）、 氟掺杂氧化锡（ＦＴＯ）、铝掺杂氧化锌（ＡＺＯ）等Ｈ１在 纳米材料可见光区有较高的透过率，而在红外光区 却有较高的吸收率和反射率，将这些纳米材料与树 脂复配成透明隔热保温涂料并用于玻璃镀膜和喷 涂，可使玻璃在维持较高可见光透过率的同时提高 对红外波段的隔热效果，从而使建筑玻璃具有较理 想的透明和隔热效果，对于降低建筑空调能耗和实 现节能减排具有重要的意义。
广州
５１００６）
摘要：透明隔热涂料具有很高的红外波段隔热效果及良好的可见光波段透过率，用于建筑玻 璃和汽车玻璃等透明隔热成为节能降耗的有效途径。本文介绍了ＡＴＯ、ＩＴＯ、ＦＴＯ等纳米颗粒对太 阳光谱的选择性及其透明隔热机理，概述了透明隔热涂料的国内外研究及应用进展，重点评述了基 于热致相变材料的新型智能温控透明隔热涂料，并指出了目前透明隔热涂料在分散、抗老化、施工 均匀性等方面存在及需要解决的问题，提出了透明隔热涂料智能化的发展方向。
ＨＥ
Ｑｉｎｇ—ｈｅｎ９１，ＷＵ Ｈｕｉ—ｊｕｎｌ一，ＤＩＮＧ Ｙｕｎ—ｆｅｉｌ’２
（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ
ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５ １ ０００６，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｅｎｅｒｇｙ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ， Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５ １ ０００６，Ｃｈｉｎａ）
隔热涂料，在可见光区具有高的透过性，并能有效阻
同时伴随光学折射率、透射率和反射率的突变，尤其 在红外和近红外波段光学透过率变化最为明显，图 ３为ＶＯ，薄膜在波长为２００—２
５００
ｎｍ波段的红外
透射率随波长变化曲线归引，由图３可看出，在相变 前后红外透射率相差约５０％，呈现明显的光学开关
特性。
隔红外光区的热辐射。孟庆林等¨引将ＡＴＯ纳米粉 体分散在醇类溶剂中，然后与水性聚氨酯混合，常温 下涂在玻璃表面制成低辐射玻璃。顾广新等四。利 用具有常温相变功能的ＶＯ：，将掺钨ＶＯ：和ＡＴＯ粉 体混合，分散成浆料添加到水性聚氨酯涂料中，制得
ａｓ
ｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｔｈｅ
ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｃｏａｔｉｎｇ
ｗｅｒｅ ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ．Ｔｈｅ ｆｕｒｔｈｅｒ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ
ａ
ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ，ａｎｔｉ—ａｇｉｎｇ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ
ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｃｏａｔｉｎｇ
ａｔ
ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ
ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｗａｓ ｌａｓｔｌｙ ｐｒｏｐｏｓｅｄ． ｈｅａｔ—ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｃｏａｔｉｎｇ；ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｇｌａｓｓ；ｔｈｅｒｍａｌｌｙ ｉｎｄｕｃｅｄ
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｎｅｒｇｙ
ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ；ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ
高透过率。Ｃｈｏｎａｎ和Ｋｕｎｏ【１４ Ｊ将ＡＴＯ隔热浆料与
相特性的相互转变，同时还伴随有晶体结构的转化， 其中以相变温度接近室温的ＶＯ：最受关注。 自从１９５９年Ｍｏｒｉｎ旧１发现ＶＯ：热致相变以来， ＶＯ：成为相变金属化合物中研究的热点之一。ＶＯ：
是一种典型的相变化合物，相变温度约为６８℃，当
温度升至６８。Ｃ左右时ＶＯ：发生从低温绝缘体相到
高温金属相的突变，电阻发生２～３个数量级突变，
丙烯酸紫外光（ｕＶ）固化树脂混合，制得隔热涂料， 将其涂在ＰＥＴ聚酯膜表面，所得涂膜对太阳辐射透 过率低于５６．５％；Ｎｉｓｈｉｈａｒａ等¨５。１６１采用共沉淀法 制备出ＡＴＯ和ＩＴＯ纳米粉体，并与树脂复配，获得 的透明隔热涂料在可见光区透光率大于８０％、而在 近红外区透过率很低；Ｋａｎｅｋｏ等¨７１把Ｓｎ０２、ＩＴＯ、 ＡＴＯ纳米颗粒与聚丙烯酸酯制成复合涂料，其在可 见光区吸收率几乎为零，而对红外热辐射具有很好 的阻隔作用。 国内对透明隔热纳米涂料研究起步较晚，但也 取得了重要的研究进展。张永进和赵石林¨副制备 出ＡＴＯ、ＩＴＯ水性纳米分散体，并以水性聚氨酯等透 明树脂为载体，获得具有良好的光谱选择性的透明
以上，而在亚洲地区除中国香港和台湾地区及日本、