能源部(DOE)的阿貢國家實(shí)驗(yàn)室(Argonne National Laboratory)的一組研究人員正在使用納米材料來改善商業(yè)和住宅建筑中現(xiàn)有單窗格窗戶的能源效率。該團(tuán)隊(duì)最近獲得了能源部高級研究計(jì)劃局能源(ARPA-E)的310萬美元撥款，用于開發(fā)有助于實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的技術(shù)。團(tuán)隊(duì)正在開發(fā)的納米泡沫-被稱為具有超隔熱和隔音性能的納米蜂窩復(fù)合材料-使用直徑小于100納米的氣泡來阻擋熱量和聲音通過玻璃窗的傳遞，同時(shí)允許可見光通過并保持類似的清晰度正常的窗戶。

Argonne首席建筑科學(xué)家Ralph Muehleisen說：“這確實(shí)是訣竅，既可以阻止熱量和聲音的傳遞，又可以保持透明度。” “開發(fā)一種絕緣的涂層是相當(dāng)簡單的，但是要獲得薄的并且仍然可以透視的涂層是一項(xiàng)重大的技術(shù)挑戰(zhàn)。”

納米泡沫將被擠壓成約三毫米厚的薄片，通過使用微小的氣泡來減少氣體分子之間的碰撞，從而產(chǎn)生隔熱效果，從而減少了熱能的傳遞。當(dāng)氣泡減小到該比例時(shí)，就可以實(shí)現(xiàn)超絕熱。

具有較大氣泡的泡沫可以執(zhí)行類似的功能，但是這些氣泡會散射可見光，從而使窗口模糊且透明度較低。氣泡需要以大約100納米或更小的尺寸生成，并正確分布，然后在宿主介質(zhì)中雕刻以達(dá)到可接受的清晰度。相比之下，人的頭發(fā)大約是60,000納米寬，而DNA分子是2-3納米寬。

根據(jù)ARPA-E，單窗格窗口占窗口的30%至40%，具體取決于區(qū)域。單窗格窗戶的熱量至少是雙窗格窗戶的兩倍，因此，翻新所有這些窗戶每年可為消費(fèi)者節(jié)省約120億美元的能源成本。

納米泡沫團(tuán)隊(duì)融合了納米材料科學(xué)家，聚合物科學(xué)家，化學(xué)，工藝和建筑工程師的專業(yè)知識，以及能源部科學(xué)辦公室用戶設(shè)施阿貢的納米級材料中心的專業(yè)知識。該團(tuán)隊(duì)還包括芝加哥大學(xué)分子工程研究所，勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室(LBNL)和天普大學(xué)化學(xué)系的研究人員。

阿貢大學(xué)科學(xué)副實(shí)驗(yàn)室主任馬特·蒂雷爾(Matt Tirrell)說：“這項(xiàng)努力確實(shí)顯示了跨領(lǐng)域科學(xué)合作的力量。” “通過將這些獨(dú)特的技能和設(shè)施整合在一起，我們就有能力取得重大突破，有望實(shí)現(xiàn)對建筑節(jié)能的巨大改變。”