一種玻璃幕墻制造技術

本發明專利技術公開一種玻璃幕墻，其由多個超材料片層疊加而成，所述每一超材料片層包括基材以及周期排布于基材上的人造金屬微結構；所述玻璃幕墻在可見光通過時具有相等的相對介電常數和相對磁導率，可見光無反射且無損耗的通過所述玻璃幕墻。本發明專利技術利用超材料原理制成玻璃幕墻，擺脫了常規的玻璃幕墻由其自身的物理性質所必然產生的各類缺陷，例如反射現象嚴重、透射現象不好等。本發明專利技術玻璃幕墻在基材上周期排布人造金屬微結構使得可見光能完全通過玻璃幕墻而不被反射，從而避免了現有玻璃幕墻的光污染問題。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及光學器件領域，尤其涉及一種玻璃幕墻。
技術介紹
玻璃幕墻是一種美觀新穎的建筑墻體裝·飾方法，是現代主義高層建筑時代的顯著特征，它賦予建筑的最大特點是將建筑美學、建筑功能、建筑節能和建筑結構等因素有機地統一起來，使得建筑物從不同角度呈現不同的色調，隨陽光、月色、燈光的變化給人以動態的美。然而，玻璃幕墻也帶來了許多弊端，如當室外陽光過于熾烈時，需要使用窗簾來遮擋陽光；另外，由于玻璃幕墻的大量使用，當直射日光和天空光照射到玻璃幕墻表面時，由于玻璃鏡面的反射產生強烈刺眼的反射眩光。強烈的反射眩光造成了光污染，使得發生意外交通事故的幾率大大提升。當反射眩光進入高速行駛的汽車時，會瞬間刺激司機的視線，造成突發性暫時失明和視力錯覺，給行人和司機都造成嚴重危害。同時，玻璃幕墻的反射眩光比陽光照射更強烈，其反射率高達82%至90%，夏日陽光被反射到居室中，使得室溫平均升高4至6°C。更有甚者，長時間在白色光亮污染環境下工作和生活的人，容易導致視力下降，產生頭暈目眩、失眠、心悸、食欲下降及情緒低落等類似神經衰弱的癥狀，使人的正常生理及心理發生變化，長期下去會誘發某些疾病。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述不足，提出一種提高太陽輻射能利用效率并減小現有玻璃幕墻強烈反射帶來的光污染的玻璃幕墻。本專利技術解決其技術問題采用的技術方案是，提出一種玻璃幕墻，其由多個超材料片層疊加而成，所述每一超材料片層包括基材以及周期排布于基材上的人造金屬微結構；所述玻璃幕墻在可見光通過時具有相等的相對介電常數和相對磁導率，可見光無反射且無損耗的通過所述玻璃幕墻。進一步地，構成所述玻璃幕墻的超材料片層層數小于等于二十。進一步地，所述基材兩相對側表面一側表面上附著有第一人造金屬微結構，另一側表面上附著有與所述第一人造金屬微結構一一對應的第二人造金屬微結構；所述第一人造金屬微結構包括相互垂直而連接成“十”字形的兩個第一金屬分支，分別連接在所述第一金屬分支兩端且垂直于所述第一金屬分支的第二金屬分支；所述第二人造金屬微結構由一邊具有缺口的四邊形狀的第三金屬分支構成。進一步地，所述基材兩相對側表面的至少一側表面上附著有人造金屬微結構，所述人造金屬微結構包括第一金屬分支，所述第一金屬分支構成一邊具有缺口的四邊形狀；一端設于該缺口相對的四邊形邊上并向該缺口延伸且突出該缺口的第二金屬分支；垂直于所述第二金屬分支另一端的第三金屬分支。進一步地，所述玻璃幕墻還包括玻璃幕墻轉向控制裝置，所述轉向控制裝置包括溫度感應裝置以及電路控制裝置。進一步地，所述基材中周期排布的人造金屬微結構由三個相同的平面拓撲結構在三維空間共中心點兩兩垂直相交而成。進一步地，所述平面拓撲結構包括相互垂直相交呈“十”字形的兩條第一金屬分支；分別連接于該兩條第一金屬分支兩端、長度小于該第一金屬分支并垂直于該第一金屬分支的四條第二金屬分支；從該第二金屬分支兩端向內延伸的八條第三金屬分支；一邊具有缺口并設置于該四條第二金屬分支圍成的平面內的四邊形狀的第四金屬分支，該第四金屬分支的四邊長度小于該第二金屬分支且具有該缺口的一邊不與該第一金屬分支相交，其他三邊均與該第一金屬分支相交。進一步地,所述基材為玻璃。進一步地，所述人造金屬微結構通過蝕刻、電鍍、鉆刻、光刻、電子刻、離子刻或斜 角沉積法排布于所述基材上。進一步地，所述人造金屬微結構的材質為銅或者銀。本專利技術利用超材料原理制成玻璃幕墻，擺脫了常規的玻璃幕墻由其自身的物理性質所必然產生的各類缺陷，例如反射現象嚴重、透射現象不好等。本專利技術玻璃幕墻在基材上周期排布人造金屬微結構使得可見光能完全通過玻璃幕墻而不被反射，從而避免了現有玻璃幕墻的光污染問題。附圖說明圖I為構成超材料的基本單元的立體結構示意圖；圖2a為本專利技術一種玻璃幕墻第一較佳實施例中附著于基材一側表面的第一人造金屬微結構拓撲示意圖；圖2b為本專利技術一種玻璃幕墻第一較佳實施例中附著于基材另一側表面的第二人造金屬微結構拓撲示意圖；圖3為本專利技術一種玻璃幕墻第二較佳實施例中附著于基材上人造金屬微結構拓撲示意圖；圖4為圖3所示人造金屬微結構響應電磁場的等效拓撲示意圖；圖5為本專利技術一種玻璃幕墻第三較佳實施例中附著于基材中人造金屬微結構拓撲示意圖；圖6為圖5所示人造金屬微結構拓撲示意圖在二維平面的拓撲示意圖；圖7為圖6所示人造金屬微結構二維平面拓撲示意圖對應三維空間垂直于該二維平面入射的電磁波而拆分的可對電場響應的多個等效拓撲示意圖；圖8為圖6所示人造金屬微結構二維平面拓撲示意圖對應三維空間垂直于該二維平面入射的電磁波而拆分的可對磁場響應的多個等效拓撲示意圖。具體實施例方式光，作為電磁波的一種，其在穿過玻璃的時候，因為光線的波長遠大于原子的尺寸，因此我們可以用玻璃的整體參數，例如折射率，而不是組成玻璃的原子的細節參數來描述玻璃對光線的響應。相應的，在研究材料對可見光或其他電磁波響應的時候，材料中任何尺度遠小于電磁波波長的結構對電磁波的響應也可以用材料的整體參數，例如介電常數ε、磁導率μ、折射率、阻抗等來描述。通過設計材料每點的結構使得材料各點的介電常數和磁導率都相同或者不同從而使得材料整體的介電常數和磁導率呈一定規律排布，規律排布的磁導率和介電常數即可使得材料對電磁波具有宏觀上的響應，例如匯聚電磁波、發散電磁波、吸收電磁波等。該類具有規律排布的磁導率和介電常數的材料我們稱之為超材料。如圖I所示，圖I為構成超材料的基本單元的立體結構示意圖。超材料的基本單元包括人造微結構I以及該人造微結構附著的基材2。本專利技術中，人造微結構為人造金屬微結構，人造金屬微結構具有能對入射電磁波電場和/或磁場產生響應的平面或立體拓撲結構，改變每個超材料基本單元上的人造金屬微結構的圖案和/或尺寸即可改變每個超材料基本單元對入射電磁波的響應。多個超材料基本單元按一定規律排列即可使得超材料對電磁波具有宏觀的響應。由于超材料整體需對入射電磁波有宏觀電磁響應因此各個超材料基本單元對入射電磁波的響應需形成連續響應,這要求每一超材料基本單元的尺寸為入射電磁波波長的十分之一至五分之一，優選為入射電磁波波長的十分之一。當超材料需要對可見光響應時，則超材料上每一超材料基本單元的尺寸應為納米級。本段描述中，我們人為的將超材料整體劃分為多個超材料基本單元，但應知此種劃分方法僅為描述方便，不應看成·超材料由多個超材料基本單元拼接或組裝而成，實際應用中超材料是將人造金屬微結構周期排布于基材上即可構成，工藝簡單且成本低廉。周期排布即指上述我們人為劃分的各個超材料基本單元上的人造金屬微結構能對入射電磁波產生連續的電磁響應。本專利技術即利用上述超材料原理制作一種玻璃幕墻，其擺脫了傳統玻璃幕墻的自身材料的限制，具有對可見光優良的透射效果以及對紅外區的光線優良的反射效果。由于可見光和紅外區光線的頻率不同，因此同一金屬微結構對兩種不同頻率的光線具有不同的電磁響應，也即具有不同的反射和透射現象。設計一種或多種人造金屬微結構，將其周期排布于基材上，即可實現上述功能。由于本專利技術的特殊用途，基材選取透明材質的基材，例如玻璃等。下面通過幾個金屬微結構實施例詳細介紹本專利技術的設計思路。當需要本專利技術玻璃幕墻對可見光無反射時，則要求玻璃幕墻與可見光達到阻抗匹配本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種玻璃幕墻，其特征在于：所述玻璃幕墻由多個超材料片層疊加而成，所述每一超材料片層包括基材以及周期排布于基材上的人造金屬微結構；所述玻璃幕墻在可見光通過時具有相等的相對介電常數和相對磁導率，可見光無反射且無損耗的通過所述玻璃幕墻。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉若鵬，季春霖，岳玉濤，楊青，
申請(專利權)人：深圳光啟高等理工研究院，深圳光啟創新技術有限公司，
類型：發明
國別省市：