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透明隔热涂料的研究进展

时晓露

摘要：透明隔热涂料因其节能和良好的视觉效果而日益受到研究者和相关产业界

重视,本文综述了透明隔热涂料的发展现状、隔热原理、应用背景和几种主要的

隔热粒子，并总结了下一步发展过程中应注意的问题。

1.引言

当今世界经济高速发展，能源日趋紧张，以我国为例，目前我国是煤炭消耗

第一大国，石油消耗第二大国，近年来电荒、油荒、气荒等频频出现在我们的日

常生活中，能源问题不容忽视。能源安全已成为本世纪我国一个十分紧迫和现实

的问题。现在世界常规油气资源发现的高峰期已过（石油探明率已达80%，天然

气达60%），在21世纪不论是发达国家还是发展中国家，最终都会面临空前的能

源危机。面对即将到来的能源危机，我国必须采取开源节流的战略，即一方面节

约能源，另一方面开发新能源。在节能方面我国有巨大的潜力，我国单位产品能

耗高，单位GDP产值能耗高，我国主要用能产品的单位产品能耗比发达国家高

[1-2]

25%～90%。节约能源是保证我国在能源领域保持强国地位的重要手段之一。

根据太阳光谱能量分析,太阳能绝大部分处于可见光和近红外区,即0.72～

2.5μm范围。在该波长范围内，反射率越高，涂层的隔热效果就越好。因此可制

得高反射率的涂层，反射太阳热，以达到隔热的目的。透明隔热涂料是一种能将

太阳光中的热量由涂料表面反射回去，留住可见光，从而生产出隔热透明作用的

[3-5]

纳米透明隔热涂料。透明隔热涂料可见光透过率高，近红外阻隔率高，能够

[2]

有效隔绝太阳热辐射，具有很好的节能效果，可应用于多种领域：(1)汽车、

火车、飞机的风挡玻璃，建筑物玻璃等，起到了很好的隔热降温作用，且无反射

光污染；(2)涂覆于玻璃制成纳米透明隔热玻璃，包括单层玻璃、中空玻璃以及

夹层玻璃。透明隔热玻璃高透光率特点使其适用于不分地域的高通透性外观设计

的建筑，使建筑物透明，且具有很好的隔热效果（如图1所示）；(3)涂覆于聚碳

酸酯等透明树脂上制成纳米透明隔热板材，应用场合非常广泛，如可以做成汽车

站顶上的透明隔热板等；(4)涂覆于聚酯薄膜，制成透明隔热贴膜，可应用于建

筑及汽车窗玻璃。

图1.太阳的光谱图和透明隔热涂料应用于建筑玻璃的隔热原理图

2.透明隔热涂料的原料

透明隔热涂料的基本组成可以大致归为以下三类：无机纳米粒子：如ATO，

ITO，ZnO，FeO，AZO，TiO。树脂类；主要是水性聚氨酯树脂，水性聚酯

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树脂，水性环氧树脂，水性醇酸树脂，丙烯酸树脂等。助剂类：分散剂，润湿剂，

消泡剂，pH调节剂，杀菌防霉助剂，成膜助剂，增稠剂。其中无机纳米粒子是

隔热涂料中最重要的组成部分，选择合适的无机纳米粒子至关重要，这类隔热粒

[6]

子主要是透明导电氧化物TCO（TransparentConductiveOxide）材料，如ATO，

[7][8][9]

ITO，AZO和GZO等具有透明导电，反射近红外线的作用。

下面我们介绍一下常用的隔热粒子的性能：

2.1ATO（锑掺杂氧化锡）与ITO（锡掺杂氧化铟）

纯SnO理论上属典型绝缘体，但由于存在晶格氧缺位，在禁带内形成Ed＝

2

1518-3

－0.15eV的施主能级，向导带提供10~10cm浓度的电子，故SnO具有n型半