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智能材料及其在建筑技术中的应用(下)

2015-04-19

文/吴伟东
安徽科技学院
2.智能材料在建筑节能环保方面的应用
随着科技的进步和建筑性能的不断提高,对于建筑材料品质的要求也越来越高。以往单一功能的材料已不能满足高性能节能环保建筑的需要,材料的多功能性已经成为当下需求,为此出现了智能材料的研发和实践。从以往实践工程案例中可以总结发现,智能建筑材料的应用与开发是一个非常重要的环节,具体如表2-4所示。
表3 智能材料在涂料方面应用一览表
名称
用途
室外净化空气涂料
涂料爆晒后激活其中的光催化剂捕捉空气污染物,由于表面不易产生静电作用,抗污性好,易清洁,雨水也能够将被吸收的污染物冲刷。
室内环境净化涂料
添加稀土激活无机抗菌净化材料,能够较好地净化VOC、NOx 、NH3 等室内环境污染气体,其净化原理与室外涂料类似;同时,在光催化反应过程中生成的自由基和超氧化物,能够有效分解有机物,从而起到杀菌作用;此外,利用表面二氧化钛的超亲水效应,使表面去污方便快捷。
负离子功能涂料
增加室内空气中负离子浓度,产生具有森林功能的效果,吸收二氧化碳及有害气体,抑菌除臭。
阻热防水涂料
用于沥青表面时,可反射几乎全部的太阳能量,且增强沥青的抗老化性能。
智能乳胶漆
在组分中加入“可逆变光剂”、“复合高分子稳定剂”等符合材料,使产品可自动调节光亮度自动适应环境。
露珠仙外墙涂料
仿生荷叶叶面微结构,利用荷叶效应产生自清洁效果,让尘埃易随雨水清除,同时抑制菌类藻类繁殖,并具有防水防紫外线、透气耐侯性好等特点。
表4 智能材料在其他建筑材料方面应用一览表
类别
名称
用途
玻 璃
低辐射玻璃
与普通透明玻璃相比,它可以反射40 %~70 %的热辐射,只遮挡20%的可见光,与普通玻璃配合使用,组成双层中空窗,有很好的保温隔热节能效果。同时由于对可见光的反射率低,用于玻璃幕墙减低反射光引起的光污染。
光致变色玻璃
减少可见光通过、吸收热辐射。
热变色玻璃
热变色材料会随着温度变化而改变其光学特性,受热引起化学反应或材料的相变,从而改变颜色,使太阳辐射被散射或被吸收。
液晶玻璃
分散液晶在电场作用下产生定向排列,改变透明度。
电致变色玻璃
能够根据需要连续调光,同时能消除日照中99 %的紫外线
电泳玻璃
改变透明度,根据电压大小也可连续调光。
光伏玻璃
通过分层压入太阳能电池,能利用太阳能辐射发电,具有电流引出装置和电缆设备的特种玻璃,如太阳能智能窗、光伏玻璃幕墙等。
环保砖
有效吸收汽车尾气和一氧化碳等有害气体,良好的透水透气性,实现环保加生态的双重效果。
板材
碳纤维电热板材
在吊顶板、墙板、地板或其它装饰板制作中加入碳纤维,通电辐射供暖,热效率高近100 % ,安全节能无污染,方便操作,散热均匀,温度可自由调节,是一种典型的智能化多功能板材。
功能型高晶板材
到杀菌抑菌除臭作用,有效用作内墙板、吊顶板、防火面板等。
相变材料
相变材料
可用于储能和温度控制,在太阳能利用、废热回收、空调建筑物、调温调湿、保温材料等方面用途广泛。若作为开发智能建筑材料的功能元素,是一种很有前途的节能材料。
地毯
智能毯
用柔性聚酯膜材料做基层,上面喷涂照明、供暖、能量存储、信息显示等微元素粒子,利用有机光电太阳能电池供电,制成电子墙壁,提供变换多姿的装饰效果,其中的相转变材料可在白天蓄热,晚上供热。
太阳能
太阳能转换材料
太阳能利用是智能建筑的重要内容,除了传统的光-热转换,用光-电转换材料将太阳能直接转换为电能的太阳能瓦,将太阳能电池与与建筑材料构件融为一体,体现太阳能与建筑的完美融合。此外,以可见光作光源,以聚合物光纤作转换材料实现光- 光转换的光纤照明技术,可有效克服当前传统照明技术的耗能、辐射、易损、污染等缺点,应用前景广阔。
TIM 材料
TIM 材料
用保护玻璃、遮阳卷帘、TIM层、空气层、吸热面层、结构层等制成复合透明隔热外墙,拓展了传统复合墙体的保温隔热功能,兼有采光隔热吸热流通空气等作用
三、结语
综上所述,智能材料因为其具备的性能和优势,能够在多个领域发挥重大作用,特别是在建筑行业中,智能材料将不断地扮演着越来越重要的角色,有着非常广阔的市场前景。
我国智能材料的发展尚处起步探索阶段,目前存在的一些问题有待进一步解决,如智能材料的功能作用单一,还不能充分发挥复合型材料的功能;智能材料与建筑一体化的设计还未展开;有些材料的研制与开发仅仅停留在如何改善材料的功能上,而不在如何研制材料的智能化方面。因此,借鉴国外先进技术对国内智能材料进行研究,具有重要的意义。
参考文献
[1] 阎平.智能材料在土木工程中的应用[J].科技风,2011(11): 129-129.
[2]汪洋.智能建筑材料在绿色生态节能建筑中的应用[J].国外建材科技,2008,29(2):123-126.
[3] Han Zeyuan, Zhang Ning, Wu Zhecheng,et al . Research on Design of Intelligent Building Internal Structure Based onBuilding Materials[J].Advanced Materials Research,2013,738: 113-116.
[4] Yao Runming,Zheng Jie. A model of intelligent building energy management for theindoor environment[J].Intelligent Buildings International,2010,2(1): 72-80.
[5]吴泽进,施养杭.智能砼的研究与应用评述[J].砼,2009(11):86-88.
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