革新的なガラスコーティングは、寒い時期の熱損失を低減することで、大幅な省エネを実現します。この革新的な素材は、既存の低放射率コーティングを凌駕する強靭で透明な層を形成し、幅広い用途への応用が可能です。
ライス大学、香港中文大学の研究者らとその協力者は、寒い時期の熱損失を防ぐことで光熱費を大幅に削減できる革新的なガラスコーティングを開発した。
画期的な 公表 先端材料分野では、窒化ホウ素の原子構造に炭素を織り込むことで作られた透明フィルムが用いられています。このフィルムは、熱を反射し、傷に強く、湿気、紫外線、温度変化の影響を受けない耐久性のある層を形成します。
シミュレーションでは、この新素材により、ニューヨーク、北京、カルガリーなどの寒冷地都市において、既存の代替品に比べてエネルギー節約が2.9%向上した。
米国では毎年 4 億平方フィートを超える新しい窓が設置されているため、この節約は相当なものになる可能性があります。
「純粋な窒化ホウ素はガラスとほぼ同じ放射率を示すが、少量の炭素を加えると放射率が大幅に低下し、状況が一変する」と、ライス大学のベンジャミン・M・アンド・メアリー・グリーンウッド・アンダーソン工学教授で材料科学およびナノ工学の教授でもある責任著者のプリケル・アジャヤン氏はニュースリリースで述べた。
従来の低放射率（Low-E）コーティングは、湿度や温度の変化によって劣化するため、窓の内側に塗布する必要があります。
しかし、新しいコーティングは耐久性に優れているため、外向きの面にも適用でき、大きな利点があります。
コーティングを作成するために、研究チームはパルスレーザー蒸着法を使用しました。これは、高エネルギーレーザーバーストを使用して室温でコーティングを施す技術で、高熱を必要としません。
「合成の観点から見ると、ガラスに窒化ホウ素をコーティングするというのは本当に驚くべきことであり、非常に刺激的です」と、ライス大学の研究科学者で筆頭著者のアビジット・ビスワス氏は付け加えた。
アジャヤン氏はまた、低温蒸着技術がポリマーや繊維などの他の材料にも幅広く適用できることを強調しました。このコーティングは、ロールツーロール化学蒸着法のようなスケーラブルな手法を用いて商業的に生産できる可能性があり、現在最適化の取り組みが進められています。
「これにより、窒化ホウ素コーティングの応用範囲が大幅に広がります」とアジャヤン氏は付け加え、窒化ホウ素は現在市販の低反射ガラスに使用されている材料よりも安価であると指摘した。
屋外条件でのテストにより、このコーティングは耐候性が高く、既存の技術とは明らかに異なることが明らかになりました。
「高い耐候性により、屋外に面したLow-E窓用コーティングとしては世界初となり、省エネ性能は屋内に面したコーティングを明らかに上回ります」と、香港中文大学の共同責任著者であるイー・ロン氏は付け加えた。「建物が密集した環境において、優れたソリューションとなる可能性があります。」
都市部ではエネルギー消費を削減する方法が模索されており、この新しいコーティングは効果的な解決策となる可能性があります。
「炭素ドープコーティングガラスは、その透明性の高さと低放射率の将来性により、北京やニューヨークのような都市にとって競争力のある省エネ選択肢となる」と、このプロジェクトのもう一人の重要な貢献者である香港中文大学の共著者、シャンチェン・ワン氏は付け加えた。
この研究にはアリゾナ州立大学、コーネル大学、トロント大学からの協力も含まれている。
出典： ライス大学