建築物中通過門窗散失的熱量約佔整個建築物採暖或製冷能耗的50%，而通過玻璃流失的熱量約佔整個窗戶流失熱量的80%，降低經玻璃流失的熱量成為了建築節能中的重要環節。所以，兼具優秀的採光性能與保溫隔熱性能的建築玻璃一直是行業內的一大研究熱點，在這樣的行業背景下，Low-E玻璃（Low Emissivity Glass）應運而生，此類玻璃對紅外線有較高的反射率，對可見光有較高的透射率，製成的Low-E玻璃具有低傳熱係數和優秀的遮陽效果，不僅節能，更提高了建築的舒適度。
1 什麼是Low-E玻璃
Low-E玻璃，是在玻璃表面鍍上多層金屬（一般為銀）或其他化合物組成的膜系產品，按照加工工藝及Low-E膜的不同，Low-E玻璃可分為在線Low-E玻璃與離線Low-E玻璃。普通玻璃的表面輻射率在0.84左右，意味著普通玻璃可將太陽光遠紅外熱能的16%反輻射回去。在線Low-E玻璃的輻射率一般小於0.25，意味著可將太陽光遠紅外熱能的75%以上反射回去；離線Low-E玻璃的輻射率一般小於0.15，其中三銀中空Low-E玻璃輻射率更是可以達到0.02，意味著三銀中空Low-E玻璃可將太陽光遠紅外熱能的98%反射回去，可以很好的阻隔熱輻射透過。關於Low-E玻璃更多的知識請參閱建築光學微信公眾號往期文章，這裡不再贅述。
2 面電阻是什麼？與Low-E玻璃的各項性能有關嗎？
面電阻可以簡單的理解為在試樣的表面兩電極間所加電壓與流過兩電極間電流之比。
首先我們討論一下影響面電阻大小的因素。材料的電阻大小是由材料中自由電子的平均自由程的長短來決定的，自由電子的平均自由程越短，材料的電阻率越大，自由電子的平均自由程越長，材料的電阻率越小。不同於大塊的材料，對於連續的薄膜，由於尺寸效應（薄膜由於幾何結構的限制引起導電特性的變化）的存在，薄膜的厚度會對其面電阻產生影響，薄膜的兩個表面及各個晶粒對自由電子的散射會使自由電子的平均自由程減小，面電阻增大，特別是當薄膜厚度小於大塊材料的自由電子平均自由程時，這種影響尤為明顯[1]。離線Low-E玻璃中Ag層的厚度為十幾納米（小於大塊Ag中自由電子的52nm的平均自由程），此時Ag層中自由電子的平均自由程隨著Ag層厚度的減小急劇減小，所以玻璃的面電阻隨著薄膜厚度的減小而顯著增大。
接下來，我們看看反射率及輻射率的大小與薄膜的什麼特性有關。擁有高密度自由電子的材料，如金屬、可導電的化合物等，其對光場（光是電磁波，會產生電磁場）的響應與光場的頻率有關，當光的頻率較低（長波）時，材料中的自由電子會被電場加速並發生碰撞，會有一小部分光能被吸收，而被極化的自由電子對光場的電磁屏蔽作用很強，即材料在紅外區有很高的反射率。隨著光頻率的增加，材料對光能的吸收增加，對光的反射率降低。直到當光頻率增加到某一頻率時，由於電子慣性的存在，電子已經不能跟隨光場的變化作運動，此時自由電子對光的吸收和反射都很弱，光可以透射過材料，即材料對大於該頻率的光已經「透明」[2]。
以銀為例，銀對于波長小於134nm的紫外光是低吸收、低反射、高透射的，對可見光與紅外是不透明的（這也就是為什麼很多反射鏡是銀鏡），波長越長，反射率越高。看到這，可能會有人問了，銀不透明，那為什麼Low-E玻璃可以選用銀膜作為功能層呢？因為可以通過改變金屬膜的厚度來使金屬的透射反射率發生改變，其實這一現象在國內外很多課題組的實驗[3,4]中已經被證實，圖1為銀膜厚度對歸一化的太陽光透射Tsolar、太陽光反射Rsolar、可見光透射TEYE、293K溫度下的輻射率E（λ>1μm）的影響。從圖中我們可以發現，銀膜厚度較小時，可見光透射比與輻射率較高，隨著銀膜厚度的增加，銀膜的輻射率降低，可見光透射率也隨之降低，輻射率下降的更快。隨著材料與鍍膜技術的進步，在保證低輻射率的前提下，目前銀膜的可見光透射比已經可以達到80%以上了。
圖1 銀膜厚度與歸一化的太陽光透射Tsolar、太陽光反射Rsolar、可見光透射TEYE、293K溫度下的輻射率E的關係[3]
看到這，大家應該發現了，面電阻與銀膜厚度有關，輻射率也與銀膜厚度息息相關，那麼是不是可以通過測量面電阻來間接測量輻射率呢？答案是肯定的，面電阻與輻射率呈正相關的關係，通過測量面電阻就可以得到輻射率。
為了使輻射率降低，Low-E玻璃面電阻是不是越小越好呢？顯然不是，當功能層較厚時，面電阻減小，輻射率顯著降低，但此時的可見光透射比也會降低，透過玻璃的可見光將減少，有研究表明[4]，為了得到輻射率為0.05的產品，面電阻需小於4Ω，此時的銀膜厚度需要增加到18nm，但可見光透射比將降為80%，可見膜層不是越厚越好，面電阻也不是越小越好。由此可見，將面電阻控制在合理的範圍內很重要，所以面電阻的準確測量非常重要。
註：以上的分析是在材料的密度、均勻性等都相同的情況下進行的。
3 面電阻的測量
目前，可用兩種比較常見的方法來測量Low-E玻璃的面電阻：電磁感應非接觸式測量法與四探針接觸式測量法。
非接觸感應式測量面電阻的原理：當載有正弦波電流激勵線圈接近被測表面時，線圈周圍的交變磁場在被測表面感應電流，也產生一個與原磁場方向相反的相同頻率的磁場，又反射到探頭線圈，不同的表面面電阻導致檢測線圈阻抗的電阻和電感的變化，改變了線圈的電流大小及相位，通過測量變化量就可以獲得被測表面的面電阻。
四探針接觸式測量面電阻的原理：通過外側兩個探針對被測表面施加已知恆定電流，測量中間兩個探針的電壓，即可獲得被測表面的面電阻。
目前，市面上已有相應的測量儀。
北京奧博泰科技有限公司的手持式面電阻測量儀OHMETER OM1採用非接觸感應式，可測量表面導電的與表面不導電的導電玻璃和導電膜層，可測0.5 Ohm/sq～50 Ohm/sq範圍內的面電阻，內置的電池可使該儀器連續工作6小時，是目前Low-E鍍膜生產普遍選用的必備測量儀器。儀器外形圖見圖2。
圖2 OHMETER OM1手持式面電阻測量儀
同樣是北京奧博泰科技有限公司的在線四探針面電阻測量儀RD-800，採用四探針接觸式測量面電阻的原理，主要用於測量導電膜層的方塊電阻，如柔性材料導電薄膜、金屬塗層或薄膜、陶瓷或玻璃等基底上導電膜（ITO膜）或納米塗層等半導體材料。具有測量精度高、測量量程多、量程範圍可根據被測膜層自動調整、探頭探針可更換及易維修等優點。儀器外形圖見圖3。
圖3 RD-800在線四探針面電阻測量儀
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參考文獻：
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temperature[J]. J. Phys. F: Met. Phys. 1987,17, 1945-1952.
[2]E. SHANTHI, A. BANERJEE AND K. L. CHOPRA. DOPANT EFFECTS IN SPRAYED TIN OXIDE FILMS[J]. Thin Sohd Films. 1982, 88, 93-100.
[3]E. VALKONEN, B. KARLSSON and C-G. RIBBING. SOLAR OPTICAL PROPERTIES OF THIN FILMS OF Cu, Ag,Au, Cr, Fe, Co, Ni AND AI[J].Solar Energy. 1984, 32, 211-222.
[4]林育瓊, 馮仕猛, 王坤霞. 金屬薄膜厚度小於電子自由程對其光反射率的影 響[J]. 光子學報. 2011, 40, 263-266.
[5]範亞軍. 可鋼化低輻射鍍膜玻璃鍍膜工藝探索[J]. 建築玻璃與工業玻璃,2014, 7, 28-29.