SBIR Phase I: Multifunctional coatings for building envelopes
SBIR 第一阶段:建筑围护结构多功能涂料
基本信息
- 批准号:2304482
- 负责人:
- 金额:$ 27.5万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2023
- 资助国家:美国
- 起止时间:2023-07-15 至 2024-01-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
This broader impact/commercial potential of this Small Business Innovation Research (SBIR) Phase I project will develop coatings for walls and ceilings that have climate-regulating properties, resulting in improved energy efficiency, durability, and comfort for buildings. Buildings account for around 40% of primary energy consumption in the United States, and while increasing insulation and airtightness can lower energy costs, this also increases vulnerability to moisture damage. Inadequate moisture management has significant costs, and over one third of U.S. structures experience damp conditions that promote the growth of harmful pollutants like mold and bacteria. Moreover, water is a major cause of failure of building materials. Multifunctional coatings provide a solution that can be incorporated in a straightforward manner into both new constructions and retrofits.The architectural coatings to be developed in this project have commercial potential and will make a broad impact because they will provide a cost-effective solution to the interconnected challenges of humidity control, thermal efficiency, and moisture durability. The coatings use the high energy storage capacity of moisture storage materials, mimicking how plants use water to regulate their temperature through transpiration. The research will focus on optimizing the formulations of a primer and a topcoat so that they work together as a multifunctional material system capable of effectively managing the flows of water vapor and heat. A first function of the system is to provide directional control over vapor diffusion in the manner of a vapor diode. This diode will create a pumping effect that actively removes moisture from the wall cavity and enhances a building's durability. A second function of the coatings is to buffer the humidity in the building, which increases comfort. A final function is to store and release significant amounts of latent heat as water vapor evaporates and condenses within its structure, which reduces temperature fluctuations and energy consumption required for climate control.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
这项小型企业创新研究(SBIR)I期项目的这种更广泛的影响/商业潜力将开发具有气候调节特性的墙壁和天花板的涂料,从而提高了能源效率,耐用性和建筑物的舒适度。在美国,建筑物约占初级能源消耗的40%,尽管隔热和气密性增加可以降低能源成本,但这也增加了对水分损害的脆弱性。水分管理不足的成本不足,超过三分之一的美国结构经历了潮湿的条件,这些条件促进了霉菌和细菌等有害污染物的生长。此外,水是建筑材料失败的主要原因。多功能涂料提供了一种解决方案,可以直接将其掺入新的结构和改造中。该项目中开发的建筑涂料具有商业潜力,并且会产生广泛的影响,因为它们将为湿度控制,热效率和水分耐用性和水分耐用性的相互联系的挑战提供具有成本效益的解决方案。涂料使用水分存储材料的高能量存储能力,模仿植物如何使用水通过蒸腾调节温度。 该研究将着重于优化底漆和面漆的制剂,以便它们作为一个多功能材料系统一起工作,能够有效地管理水蒸气和热量的流量。该系统的第一个函数是以蒸气二极管的方式提供对蒸气扩散的方向控制。 该二极管将产生泵送效果,该二极管积极地从墙壁腔中清除水分并增强建筑物的耐用性。涂料的第二个功能是缓冲建筑物中的湿度,从而增加舒适性。最终功能是在其结构内蒸发和凝结,存储和释放大量的潜热,从而减少了气候控制所需的温度波动和能量消耗。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是值得通过基金会的智力和更广泛影响的评估来通过评估来获得支持的。
项目成果
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