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最專業不藏私的隔熱膜教學
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太陽的太陽輻射光譜與溫度5,800K的黑體非常接近,其中約有一半的電磁頻譜在可見光的短波範圍內,另一半在近紅外線的部分,也有一些在光譜的紫外線。當紫外線沒有被大氣層或其他的保護塗料吸收,它可能導致皮膚的曬傷或觸發人類皮膚色素的自我調整變化。
光譜在100至106奈米的電磁輻射不斷的轟擊地球大氣層,按波長的升冪排列,它們可以分成五個區域:
紫外線C(Ultraviolet C)或UVC的範圍跨越100至280奈米。紫外線這個名詞意味著輻射的頻率比紫色還高(因此人的眼睛看不見它)。由於會被大氣層吸收,因此只有非常少的量能夠抵達地球的岩石表面。這種輻射光譜的特性是有殺菌力,和使用為殺菌燈。
紫外線B或UVB的範圍從280至315奈米,它也被大氣層大量的吸收,並且和紫外線C一起導致光化學反應製造出臭氧層。
紫外線A或UVA的範圍從315至400奈米,一般認為它對DNA的傷害最小因此常用來曬黑和做為牛皮癬的PUVA療法。
可見範圍或光的範圍從400至700奈米,這是肉眼可以看見光的範圍。
紅外線的範圍從700奈米至106奈米[1(mm)],在到達地球的電磁輻射中它們是很重要的一部分,依據波常可以分成三種類型:
紅外線-A:700奈米至1,400奈米
紅外線-B:1,400奈米至3,000奈米
紅外線-C:3,000奈米至1毫米
太陽到達地球表面的重要生物學輸出可分為四個波長區域,紫外線B(UVB,280-315 nm),紫外線A(UVA,315-400 nm),可見光(400- 760 nm)和紅外(760-10 6 nm)。短於290 nm的紫外線波長會被高層大氣中的分子氧,臭氧和水蒸氣大量吸收,並且不會以可測量的量到達地球表面。太陽光對生物學的所有重要影響都必須歸因於290-10 6中的波長納米範圍。除了在特殊情況下(例如光藥反應和某些疾病狀態)以外,可見光似乎對正常人無害。紅外線本質上是熱量,儘管非太陽能來源會引起皮膚腫瘤和白內障,但目前尚不確定陽光中的紅外線是否對皮膚癌問題有重大貢獻。因此,太陽光破壞作用的主要來源主要來自290至400 nm之間光譜的紫外線部分(UVB和UVA)。不同的紫外線波長穿透皮膚到不同的深度,並產生不同的生物學後果。
紫外線A(UVA,通常稱為“黑光”)實際上是太陽紫外線輻射中最豐富的成分,約佔撞擊赤道地球表面的紫外線能量的95%。UVA也是曬黑床產生的主要波長,並且在過去以紫外線光譜的所謂“安全”部分而享有盛譽。最近的實驗證據清楚地表明,雖然與紫外線B相比,紫外線A暴露具有重大風險。但是,UVA可以比其他任何紫外線波長更深地滲透到皮膚中,並且可以增強UVB的致癌作用。UVA可能是由於其能夠深入皮膚的能力,因此對慢性曬傷,皺紋有很大貢獻,並可能引起免疫學作用。
儘管UVB僅占到達地球表面的紫外線光子的5%,但它是人類皮膚中日光最重要的成分。它被認為是黑色素瘤和非黑色素瘤皮膚癌形成的主要作用譜。儘管UVB的穿透力不如UVA,並且不像UVC那樣強烈地與表皮相互作用,但UVB結合了穿透深度和與大分子的反應性,因此就UV光譜而言,它是生物學上最有效的部分,對皮膚造成短期和長期後果。
通常指波長從 780nm 到 390nm 的電磁波。人眼睛可看見的範圍 可廣至 312nm - 1050 nm, 只是『能見度』越來越差而已,且過度的照射 容易對眼睛造成傷害。
人眼對於『白光』的感覺應該是源自於對於太陽光的感受, 只要光線含有與太陽光類似比例的不同頻率光線,便都會產生『白光』的感覺,並不存在單獨頻率的『白光』。
656nm的紅光 + 492nm的青綠色cyan光 加起來被可有『白光』的感覺。
人眼睛並無法區分由不同頻率分佈所形成的同一色光。(耳朵則可以分辨不同音色)
單獨508THz的光感覺是黃光,可是 507THz+ 509THz合起來的光對於人眼睛感受會相同,除非以光學儀器否則人眼分不出是否看到單頻的光線。
顏色並非光本身的特性,而是該頻率的光與視神經與腦海共同形成的感覺,因此對於『黃光』更精確的說法是『看起來黃色的光』。
上表,眼睛對於可見光所對應感覺的約略波段範圍。
真空中波長 540nm的綠光 + 690nm的紅光同時進入眼中時雖然其中一點黃光範圍的電磁波都沒有,卻會產生見到黃光的感覺。在日光下人眼睛對於黃綠光範圍的光線最敏感,太陽光譜最強的光線波長便是 560nm( 2.2eV),因此戴上黃綠光綠色的眼鏡片時物體的清晰度(對比)最明顯。
所謂紅外線(Infra Red,簡寫為IR) 指的是一種電磁波波長比可見光(400-700 nm)還長,但是比無線電波(又可稱為兆赫輻射,terahertz radiation,波長100 µm – 1 mm)與微波(microwaves,波長~30,000 µm)還短。紅外線的範圍大約在750 nm 到 100 µm之間。
根據國際照明委員會(International Commission on Illumination,簡稱為CIE),把紅外線分為三個區段:
IR-A:700 nm到1400 nm
IR-B: 1400 nm到3000 nm
IR-C: 3000 nm到1 mm
很多人認為,紅外線其實就是一種熱或熱輻射,其實這樣的說法並不精確,因為當物質吸收電磁波時,就會產生熱,並不一定要吸收紅外線才會產生熱。而且陽光中約只有47%是紅外線,並非只有吸收紅外線才會產生熱,吸收可見光(約佔46%)也會產生熱。
因此世界隔熱紙(隔熱膜)技術,以吸收、反射為主流。
有機吸收,所能夠吸收波長範圍通常較窄,常見為900nm~1000nm居多,因此以儀器檢測阻抗數據高,以此種添加劑製備的隔熱紙所能提供的隔熱效能較不足且衰退快速。
無機吸收,以無機金屬氧化研磨至粒徑30~40nm極小化後達到高可見光穿透率與高紅外線阻隔率能夠共存的現象,即高透光、高隔熱產品,以目前科技所能達到吸收範圍由IR-A~IR-B間,有吸收範圍廣、隔熱效率高、快速隔熱、不易衰退、不阻擋電子信號等優勢,適合將紅外線阻抗生產至80~95%之間,有些此類隔熱紙產生白霧現象,是因為研磨粒徑過大有部分的粒子達到顏料等級而導致白霧產生。
非金屬反射型,以多層膜製膜技術堆疊至反射固定波長之能力,以市售產品來看為反射900nm~1100nm為主流,以單一波長儀器檢測阻抗數據高,膜面較不易蓄熱,因此較不會產生因吸熱而導致的傳導熱問題,通常仍會以無機吸收劑來補強總和隔熱能力。
金屬反射型,為歷史最悠久的隔熱方式,隨著科技不斷進步,將金屬離子化並覆蓋於軟材的方式與金屬種類也不斷增加,由強鏡面高隔熱金屬發展至高透視非鏡面高隔熱金屬,已逐漸達到無機吸收型的高透光高隔熱數據,其隔熱力超越無機吸收型與非金屬反射型,為目前高透光、低反光隔熱產品中能力最佳的產品,也是目前市面上等級最高的隔熱紙。
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