[发明专利]核-壳纳米粒子，膜，玻璃窗单元，双层玻璃窗单元和制备玻璃窗单元的方法

说明书

技术领域

本发明涉及在建筑物和建造物中控制热流的材料。它尤其涉及为了改善热舒适性和降低加热/空气调节成本而控制进入建筑物中的日光辐射热流的“智能窗户”。而且，它涉及制备这种窗户的方法。 

背景技术

在建筑物和建造物中，存在着更好地控制日光和内部产生的热的需要。日光辐射透过窗户的透射提供了建筑物上的日光热负荷的重要部分。控制窗户如何透射和反射入射日光辐射的不同光谱部分，可以用于影响建筑物中的亮度级以及在其上的日光热负荷。 

普通玻璃被设计为在电磁谱的可见部分(400nm-700nm)是透明的，以允许可见光通过它。在电磁谱的近红外(NIR)部分(700nm-2500nm)，它也显示显著的透射。日光辐射出现在这整个范围(400nm-2500nm)中，所以普通玻璃可以透射来自太阳的可见光和近红外“热”。 

在某些情况下，想要降低通过玻璃窗单元的日光的可见辐射和日光的NIR辐射两者的量。在过去的文献中，这已经使用带色彩的玻璃或“镜面”玻璃得以实现。这种材料吸收或者反射可见和近红外辐射中的固定部分，以降低来自太阳的强光和加热。这种类型的产品的一个实例是可得自Viracon，Inc.的反射性不锈钢VS(Reffective Stainless Steel VS)玻璃产品。 

在另外的情况下，想要仅仅使入射日光的可见部分通过。这种材料也描述于现有技术中，并被称为“光谱选择材料”。它们具有固定的、取决于波长的透射。这种材料通常在可见光区(400nm-700nm)是透明的而在近红外区(700nm-2500nm)是反光的。这一类型产品的 实例是由Novomatrix Pte Ltd.生产的其使用银和传导性氧化物的多层，以达到高的NIR反射率。 

还另一个情况需要能够根据建筑物的用户的需求改变光谱的透射。基于电致变色窗户、悬浮粒子显示器和气致变色装置，这些适应性技术广泛描述于过去的文献中。然而，这些适应性技术可能功耗巨大，具有有限的光学适应性，或难于实现。US20030193709可切换的电光层压体(Switchable electro-optical laminates)(P.Mallya,等；2003年10月16日公布)描述了可电学切换的层压体结构，用于包括智能窗户和其他想要进行光控制的用途的应用。该材料的响应是通过施加的电场决定的。US6630974超广角胆甾醇型液晶系反射宽谱带偏振膜(H.Galabova,等；2003年10月7日公布)描述了另一种可电控制的胆甾醇型液晶膜，其利用改变的垂直于膜表面排列的节距螺旋结构，用于圆偏振光的宽谱带反射和透射。 

接近于本发明的是依赖于温度改变光学性能的材料，称为热致变色材料。常规的热致变色染料不适用于智能窗户——它们既没有充足的UV稳定性，也不能具有横跨整个日光光谱400nm-700nm(VIS)和700-2500nm(NIR)的吸收谱带。 

作为备选的热致变色材料，已经研究了固态热致变色材料。一种这样的材料是二氧化钒，其在～68℃经历与从单斜至四方的晶体结构改变相关的半导体-金属转变。通过掺杂W、Al和Mg，可以将相变降低至～25℃。VO₂薄膜在＞2000nm的波长处显示对反射率的调制——金属相变成反光的而半导体相是透明的(WO2010/038202A1“热致变色材料及其制造(Thermochromic material and fabrication thereof)”，C.Granqvist,等，2010年4月8日公布)。对于改变日光NIR辐射的透射的智能窗户而言，材料应当改变在较短的波长范围700nm-2500nm中的透射，因此，VO₂膜是不适用的。 

最近，计算了VO₂纳米粒子的光学性能（纳米热致变色：对在电介质主体中的VO₂纳米粒子的计算显示大大提高的发光透射率和太阳能透射率调制，S.Li,等，Journal of Applied Physics，108，063525(2010))，并与VO₂膜相比在较短的波长显示出调制。在此，该光学 效果是通过金属相中的表面等离激元共振(SPR)的“打开”而导致的，其提供了在1200nm-1500nm之间的吸收。然而，这些粒子(50nm直径)不在整个日光NIR区(700nm-2500nm)吸收。它们还对于“看透(see-through)”的窗户显示不想要的散射，并且不控制被吸收的太阳能的重新辐射。