一种玻璃幕墙制造技术

本发明专利技术公开一种玻璃幕墙，其由多个超材料片层叠加而成，所述每一超材料片层包括基材以及周期排布于基材上的人造金属微结构；所述玻璃幕墙在可见光通过时具有相等的相对介电常数和相对磁导率，可见光无反射且无损耗的通过所述玻璃幕墙。本发明专利技术利用超材料原理制成玻璃幕墙，摆脱了常规的玻璃幕墙由其自身的物理性质所必然产生的各类缺陷，例如反射现象严重、透射现象不好等。本发明专利技术玻璃幕墙在基材上周期排布人造金属微结构使得可见光能完全通过玻璃幕墙而不被反射，从而避免了现有玻璃幕墙的光污染问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学器件领域，尤其涉及一种玻璃幕墙。
技术介绍
玻璃幕墙是一种美观新颖的建筑墙体装·饰方法，是现代主义高层建筑时代的显著特征，它赋予建筑的最大特点是将建筑美学、建筑功能、建筑节能和建筑结构等因素有机地统一起来，使得建筑物从不同角度呈现不同的色调，随阳光、月色、灯光的变化给人以动态的美。然而，玻璃幕墙也带来了许多弊端，如当室外阳光过于炽烈时，需要使用窗帘来遮挡阳光；另外，由于玻璃幕墙的大量使用，当直射日光和天空光照射到玻璃幕墙表面时，由于玻璃镜面的反射产生强烈刺眼的反射眩光。强烈的反射眩光造成了光污染，使得发生意外交通事故的几率大大提升。当反射眩光进入高速行驶的汽车时，会瞬间刺激司机的视线，造成突发性暂时失明和视力错觉，给行人和司机都造成严重危害。同时，玻璃幕墙的反射眩光比阳光照射更强烈，其反射率高达82%至90%，夏日阳光被反射到居室中，使得室温平均升高4至6°C。更有甚者，长时间在白色光亮污染环境下工作和生活的人，容易导致视力下降，产生头晕目眩、失眠、心悸、食欲下降及情绪低落等类似神经衰弱的症状，使人的正常生理及心理发生变化，长期下去会诱发某些疾病。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种提高太阳辐射能利用效率并减小现有玻璃幕墙强烈反射带来的光污染的玻璃幕墙。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是，提出一种玻璃幕墙，其由多个超材料片层叠加而成，所述每一超材料片层包括基材以及周期排布于基材上的人造金属微结构；所述玻璃幕墙在可见光通过时具有相等的相对介电常数和相对磁导率，可见光无反射且无损耗的通过所述玻璃幕墙。进一步地，构成所述玻璃幕墙的超材料片层层数小于等于二十。进一步地，所述基材两相对侧表面一侧表面上附着有第一人造金属微结构，另一侧表面上附着有与所述第一人造金属微结构一一对应的第二人造金属微结构；所述第一人造金属微结构包括相互垂直而连接成“十”字形的两个第一金属分支，分别连接在所述第一金属分支两端且垂直于所述第一金属分支的第二金属分支；所述第二人造金属微结构由一边具有缺口的四边形状的第三金属分支构成。进一步地，所述基材两相对侧表面的至少一侧表面上附着有人造金属微结构，所述人造金属微结构包括第一金属分支，所述第一金属分支构成一边具有缺口的四边形状；一端设于该缺口相对的四边形边上并向该缺口延伸且突出该缺口的第二金属分支；垂直于所述第二金属分支另一端的第三金属分支。进一步地，所述玻璃幕墙还包括玻璃幕墙转向控制装置，所述转向控制装置包括温度感应装置以及电路控制装置。进一步地，所述基材中周期排布的人造金属微结构由三个相同的平面拓扑结构在三维空间共中心点两两垂直相交而成。进一步地，所述平面拓扑结构包括相互垂直相交呈“十”字形的两条第一金属分支；分别连接于该两条第一金属分支两端、长度小于该第一金属分支并垂直于该第一金属分支的四条第二金属分支；从该第二金属分支两端向内延伸的八条第三金属分支；一边具有缺口并设置于该四条第二金属分支围成的平面内的四边形状的第四金属分支，该第四金属分支的四边长度小于该第二金属分支且具有该缺口的一边不与该第一金属分支相交，其他三边均与该第一金属分支相交。进一步地,所述基材为玻璃。进一步地，所述人造金属微结构通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻、离子刻或斜 角沉积法排布于所述基材上。进一步地，所述人造金属微结构的材质为铜或者银。本专利技术利用超材料原理制成玻璃幕墙，摆脱了常规的玻璃幕墙由其自身的物理性质所必然产生的各类缺陷，例如反射现象严重、透射现象不好等。本专利技术玻璃幕墙在基材上周期排布人造金属微结构使得可见光能完全通过玻璃幕墙而不被反射，从而避免了现有玻璃幕墙的光污染问题。附图说明图I为构成超材料的基本单元的立体结构示意图；图2a为本专利技术一种玻璃幕墙第一较佳实施例中附着于基材一侧表面的第一人造金属微结构拓扑示意图；图2b为本专利技术一种玻璃幕墙第一较佳实施例中附着于基材另一侧表面的第二人造金属微结构拓扑示意图；图3为本专利技术一种玻璃幕墙第二较佳实施例中附着于基材上人造金属微结构拓扑示意图；图4为图3所示人造金属微结构响应电磁场的等效拓扑示意图；图5为本专利技术一种玻璃幕墙第三较佳实施例中附着于基材中人造金属微结构拓扑示意图；图6为图5所示人造金属微结构拓扑示意图在二维平面的拓扑示意图；图7为图6所示人造金属微结构二维平面拓扑示意图对应三维空间垂直于该二维平面入射的电磁波而拆分的可对电场响应的多个等效拓扑示意图；图8为图6所示人造金属微结构二维平面拓扑示意图对应三维空间垂直于该二维平面入射的电磁波而拆分的可对磁场响应的多个等效拓扑示意图。具体实施例方式光，作为电磁波的一种，其在穿过玻璃的时候，因为光线的波长远大于原子的尺寸，因此我们可以用玻璃的整体参数，例如折射率，而不是组成玻璃的原子的细节参数来描述玻璃对光线的响应。相应的，在研究材料对可见光或其他电磁波响应的时候，材料中任何尺度远小于电磁波波长的结构对电磁波的响应也可以用材料的整体参数，例如介电常数ε、磁导率μ、折射率、阻抗等来描述。通过设计材料每点的结构使得材料各点的介电常数和磁导率都相同或者不同从而使得材料整体的介电常数和磁导率呈一定规律排布，规律排布的磁导率和介电常数即可使得材料对电磁波具有宏观上的响应，例如汇聚电磁波、发散电磁波、吸收电磁波等。该类具有规律排布的磁导率和介电常数的材料我们称之为超材料。如图I所示，图I为构成超材料的基本单元的立体结构示意图。超材料的基本单元包括人造微结构I以及该人造微结构附着的基材2。本专利技术中，人造微结构为人造金属微结构，人造金属微结构具有能对入射电磁波电场和/或磁场产生响应的平面或立体拓扑结构，改变每个超材料基本单元上的人造金属微结构的图案和/或尺寸即可改变每个超材料基本单元对入射电磁波的响应。多个超材料基本单元按一定规律排列即可使得超材料对电磁波具有宏观的响应。由于超材料整体需对入射电磁波有宏观电磁响应因此各个超材料基本单元对入射电磁波的响应需形成连续响应,这要求每一超材料基本单元的尺寸为入射电磁波波长的十分之一至五分之一，优选为入射电磁波波长的十分之一。当超材料需要对可见光响应时，则超材料上每一超材料基本单元的尺寸应为纳米级。本段描述中，我们人为的将超材料整体划分为多个超材料基本单元，但应知此种划分方法仅为描述方便，不应看成·超材料由多个超材料基本单元拼接或组装而成，实际应用中超材料是将人造金属微结构周期排布于基材上即可构成，工艺简单且成本低廉。周期排布即指上述我们人为划分的各个超材料基本单元上的人造金属微结构能对入射电磁波产生连续的电磁响应。本专利技术即利用上述超材料原理制作一种玻璃幕墙，其摆脱了传统玻璃幕墙的自身材料的限制，具有对可见光优良的透射效果以及对红外区的光线优良的反射效果。由于可见光和红外区光线的频率不同，因此同一金属微结构对两种不同频率的光线具有不同的电磁响应，也即具有不同的反射和透射现象。设计一种或多种人造金属微结构，将其周期排布于基材上，即可实现上述功能。由于本专利技术的特殊用途，基材选取透明材质的基材，例如玻璃等。下面通过几个金属微结构实施例详细介绍本专利技术的设计思路。当需要本专利技术玻璃幕墙对可见光无反射时，则要求玻璃幕墙与可见光达到阻抗匹配本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种玻璃幕墙，其特征在于：所述玻璃幕墙由多个超材料片层叠加而成，所述每一超材料片层包括基材以及周期排布于基材上的人造金属微结构；所述玻璃幕墙在可见光通过时具有相等的相对介电常数和相对磁导率，可见光无反射且无损耗的通过所述玻璃幕墙。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘若鹏，季春霖，岳玉涛，杨青，
申请(专利权)人：深圳光启高等理工研究院，深圳光启创新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：