拿着吉尼斯世界纪录牌匾的软物质物理斯莫柳克研究小组.只有少数个人或团队因为他们所做的具体行动或研究而被吉尼斯世界纪录授予奖项. 其中一个团队由博彩平台推荐物理学教授Ivan Smalyukh领导, who, with his research group, 发明了“世界上最透明的材料”.”
这种材料是一种合成凝胶衍生材料，被称为气凝胶，其透明度约为97-99%, compared to glass, which is around 92% transparent. 虽然世界各地都在生产许多气凝胶, 斯马柳克和他的团队制造的气凝胶包含纤维素纤维, a protein derived from plants. Their aerogel, which has now been successfully patented, 可以添加到窗户上以提高隔热性能吗, increasing the overall efficiency of a building.
What is an Aerogel?
气凝胶通常被描述为“冷冻烟雾”或“固体空气”，因为它们非常轻且多孔. 它们是通过从凝胶中除去液体，留下一个基本空的固体网络来制作的.
“There are different ways people define aerogels, 但它的体积大约是1%的固体和99%的空气, so it’s mostly air,” explained Smalyukh.
Despite being extremely lightweight, aerogels are excellent thermal insulators, 也就是说它们可以防止热量穿过它们. 这使得它们在从太空探索到房屋隔热的各个方面都很有用.
“In the U.S.不幸的是，博彩平台推荐仍然有近50%的单窗格窗户，”斯马柳克补充道. “What that means is that you heat the building, especially during winter, 但是很多能量实际上通过窗户散失了.”
By retrofitting these windows with aerogel, 这些窗户的热效率可以增加，因为更多的热量被困在里面.
The Challenge with Transparency
Traditional aerogels, however, despite being effective insulators, have drawbacks—they tend to scatter light, making them appear cloudy or opaque. 这限制了它们在透明度很重要的应用程序(如窗口)中的使用.
“它们是如此模糊，因为你有许多微小的粒子，它们以某种方式在一个网络中相互连接. 这些颗粒之间的孔隙长度从几纳米到几微米不等.”
这就是Smalyukh和他的团队开发的新型气凝胶SiCellA的用武之地. 而不是像其他气凝胶一样有不同的孔隙长度和颗粒大小, 研究人员精心控制了颗粒的大小, the cellulose fibers, within SiCellA, along with the distance between these particles.
“博彩平台推荐使用的纤维素纤维直径通常在6纳米以下. 因为粒子本身的直径比光的波长小得多，它们之间的孔隙也小得多, therefore, the scattering of light is very small.”
这使得气凝胶的透明度更高, 允许它通过97-99%的可见光，而只散射和反射剩下的1%的光.
Boosting Energy Efficiency
红外热成像照片不同类型的处理和未处理的窗玻璃安装在一个绝缘盒. 这些盒子被设计用来承受极端的高温和低温，以测试每种窗户类型的隔热性能. 含有SiCellA气凝胶的双层中空玻璃单元(IGU)(左上)和经过SiCellA气凝胶膜处理的单窗格(左下)显示出比传统双层中空玻璃单元(右上)明显更高的隔热性能。, and a single pane of glass (Bottom Right).
“If we only could stop that heat loss, 那么博彩平台推荐就不需要产生这么多能量了,” Smalyukh elaborated. 这意味着关闭一些燃煤发电厂或减少使用化石燃料.”
By using this SiCellA in windows, 建筑可以变得更加节能, 减少对供暖和制冷的需求，降低能源费用. Because SiCellA is so transparent, 它可以用在窗户上，而不会阻挡自然光线，使空间明亮而诱人. 这意味着家庭和办公室可以全年保持舒适，同时使用更少的能源, contributing to a more sustainable future.
A Guinness World Record
SiCellA令人难以置信的透明性并没有被忽视. 吉尼斯世界纪录正式认定它是有史以来最透明的材料.
When Smalyukh & 研究小组在ARPA-E项目会议上展示了他们的研究结果, 项目经理建议将SiCellA提交给吉尼斯世界纪录，以帮助传播项目的成果. 虽然斯马柳克和他的团队确实在2019年向吉尼斯世界纪录提交了记录, 直到很久以后，这项世界纪录才公开发布, 因为该团队同时正在为SiCellA申请专利，必须等待专利的批准 related publications in Nature Energy to be accepted before breaking the news.
“看到吉尼斯世界纪录的记录很有趣，也很令人兴奋,” Smalyukh added. “We were happy that everything went through.”
标题图:高级研究助理Vladyslav Cherpak和Bohdan Senyuk手持SiCellA气凝胶膜, suspended in plastic wrap, in front of the foothills. Image courtesy of the Smalyukh Group