合理利用太陽(yáng)能是當(dāng)今節(jié)能環(huán)保技術(shù)的重要發(fā)展方向。太陽(yáng)光由紫外線、可見(jiàn)光和紅外線三部分組成,但對(duì)于汽車駕乘來(lái)說(shuō),并不是太陽(yáng)光的所有組成部分都是有益的。比如我們比較熟悉的太陽(yáng)光危害有:紫外線導(dǎo)致的皮膚曬傷和內(nèi)飾老化、強(qiáng)可見(jiàn)光導(dǎo)致的眩光以及紅外線導(dǎo)致的熱效應(yīng)等。因此阻隔太陽(yáng)光中的有害成分成了廣大車主的重要需求,而阻隔太陽(yáng)光的實(shí)質(zhì)是對(duì)進(jìn)入到車內(nèi)的太陽(yáng)光實(shí)現(xiàn)光控選擇。目前在汽車后市場(chǎng)中主要通過(guò)在汽車玻璃粘貼隔熱膜來(lái)實(shí)現(xiàn),以達(dá)到改善汽車駕乘環(huán)境、增強(qiáng)行車安全以及降低汽車能耗的目的。
本文將從隔熱膜對(duì)太陽(yáng)光中紅外線部分的光控性能進(jìn)行分析,進(jìn)而闡述汽車隔熱膜對(duì)紅外線實(shí)現(xiàn)光控的現(xiàn)實(shí)意義,希望對(duì)車主和貼膜技術(shù)人員具有參考價(jià)值。
1.紅外線
(1)紅外線的定義
廣義紅外線在科學(xué)上定義其范圍是760~1×10 6nm的電磁波。它還可以細(xì)分為近紅外(760~2 500 nm)、中紅外 (2 500~2.5~10 4nm)和遠(yuǎn)紅外(2 500~1~10 6 nm) 3個(gè)波段。但這里我們需要注意區(qū)分廣義紅外線與太陽(yáng)紅外線的區(qū)別。太陽(yáng)電磁波的范圍很廣,但由于地球大氣層的存在,能真正穿透大氣層到達(dá)地球表面的太陽(yáng)電磁波的波長(zhǎng)范圍主要是2502500nm的范圍。根據(jù)紅外線科學(xué)定義的波長(zhǎng)和頻率范圍,能輻射到地球表面的太陽(yáng)光中紅外線的波段范圍是780~2 500 nm,屬于近紅外的范疇,這也是對(duì)汽車及駕乘人員影響最大的紅外線波段范圍。為方便論述,本文后續(xù)提到的紅外線均限于輻射到地球表面的太陽(yáng)紅外線(780~2 500 nm ),即近紅外線。
(2)紅外線的特性
紅外線的重要特性是具有顯著的熱效應(yīng)(加熱效應(yīng)),也正是這個(gè)特性讓人類肉眼無(wú)法感應(yīng)的紅外線最終被科學(xué)家發(fā)現(xiàn)。1800年,英國(guó)天文學(xué)家赫歇耳為了研究光和熱的關(guān)系,把溫度計(jì)置于太陽(yáng)光譜的不同顏色區(qū)域,觀察到在可見(jiàn)光譜的紅光端,溫度計(jì)的讀數(shù)比在可見(jiàn)光譜區(qū)域高得多,從而發(fā)現(xiàn)了紅外輻射(紅外線)的存在及其熱效應(yīng)。
相比于紫外線和可見(jiàn)光,紅外線具有顯著熱效應(yīng)的原因主要有2個(gè)方面。一方面是因?yàn)榧t外線的能量占比大:在輻射到地球表面的太陽(yáng)能中,紅外線部分的比例最大,約占總太陽(yáng)能輻射量的53%,而可見(jiàn)光部分占44%,紫外線部分僅占3%。這也就是說(shuō),如果把太陽(yáng)的全部光能轉(zhuǎn)換成熱能,將有53%的熱能來(lái)自紅外線。另一方面是因?yàn)榧t外線更容易從光能轉(zhuǎn)換成熱能:熱能和輻射能(光能)之間的相互轉(zhuǎn)化,是由于無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)引起粒子的相互碰撞,使粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化的結(jié)果。而紅外線由于其振動(dòng)頻率相對(duì)更接近物質(zhì)的頻率,因此更容易引起物質(zhì)的共振,讓光能轉(zhuǎn)換成熱能。
紅外線還有其他一些特性,比如穿透云霧的能力強(qiáng)等,但與汽車駕乘關(guān)系不大,因此本文將重點(diǎn)介紹紅外線的熱效應(yīng)。