ETFE薄膜：氟塑料是塑料的一個(gè)重要類(lèi)別，通常人們認識氟塑料是從聚四氟乙烯（PTFE）以及聚偏氟乙烯（PVDF）開(kāi)始的。為了改善PTFE的物理性能和加工性能差的缺陷，世界各地的科學(xué)家們作了大量的研究工作，美國杜邦公司和日本旭硝子株式會(huì )社先后于20世紀70年代起，研制開(kāi)發(fā)出TEFZEL?和COP?系列的乙烯-四氟乙烯共聚物樹(shù)脂產(chǎn)品。乙烯-四氟乙烯共聚物常簡(jiǎn)稱(chēng)為四氟乙烯（ETFE—ethyltetra fluoro ethylene,簡(jiǎn)稱(chēng)F40）。ETFE是目前為止最強韌的氟塑料，在保持了PTFE良好的耐熱、耐化學(xué)和電絕緣性能的同時(shí)，它的耐輻射、機械性能和加工性能有了很大程度的改善，特別是它和金屬表面的附著(zhù)力表現十分突出，這使氟塑料和鋼緊襯的氟塑料旋轉內襯工藝真正得以實(shí)現，常作為工業(yè)耐腐、耐磨產(chǎn)品使用。


表觀(guān)上看，ETFE薄膜和我們常見(jiàn)的用于包裝的塑料薄膜沒(méi)什么區別△

自上世紀九十年代開(kāi)始，建筑師尼古拉斯·格林肖（NicholasGrimshaw ）創(chuàng )新性地將ETFE膜大規模地應用于英國的伊甸園工程后，這種材料得到了許多建筑師的認同，它的建筑用途也日益增多起來(lái)。

現生產(chǎn)的ETFE薄膜幅寬最大可達2350mm，可通過(guò)裁剪、熱熔焊接制成相應的規格及形狀。理論上可以有各種顏色，現實(shí)中使用較多的未透明、白色、藍色。

ETFE充氣薄膜結構：充氣薄膜結構是指在以高分子材料制成的薄膜制品中充入空氣后形成的結構。我們常說(shuō)的的充氣膜結構一般指氣承式膜結構（Air-supportedMembrane Structure），即是通過(guò)送風(fēng)向建筑物內充氣（常為室外氣壓的1.001～1.003倍），使室內外保持一定的壓力差從而支撐覆蓋膜體并保持其穩定的形狀。


常見(jiàn)用于體育場(chǎng)館的氣承式膜結構△

另一種充氣膜結構（Inflated Membrane Structure）根據其外觀(guān)形式也稱(chēng)為氣肋式、氣囊式膜結構，即向單個(gè)膜構件內充氣（常為室外氣壓的2～7倍），使其保持足夠的內外壓差。構件單個(gè)或組合在一起作為類(lèi)似于梁、拱、平板等受力結構構件。這種結構對膜材自身的氣密性要求很高，需不斷地向膜構件內充氣以保持必要的內壓。

1970年日本大阪世博會(huì )富士館——多個(gè)彎曲為拱的管狀氣囊組合在一起形成一體化的展示空間△

用于建筑中的ETFE充氣薄膜結構即屬于氣囊式（氣肋式）膜結構，只不過(guò)大部分時(shí)候作為屋面或墻體的圍護材料（表皮），與背后的龍骨形成類(lèi)似于幕墻的系統，本身并不承擔主體結構荷載。

常見(jiàn)的充氣塑料薄膜避震包裝即是典型的充氣膜結構△

ETFE薄膜墻屋面的優(yōu)缺點(diǎn)：以ETFE薄膜制成屋面和墻體的優(yōu)勢在于：

①質(zhì)輕高強——ETFE密度為1.73~1.77g/cm3，單位面積的ETFE薄膜的重量極輕，只有同等面積玻璃質(zhì)量的1%，這能夠大幅度降低主體結構荷載，特別適合于大跨度結構。ETFE薄膜韌性好、抗拉強度高、不易被撕裂，據測試0.2mm厚度的薄膜其拉伸強度可達到500 N/5cm，拉裂強度可達約1200 N/5cm，接近PTFE的兩倍。ETFE薄膜的延展性大于400%。

②耐候性和耐化學(xué)腐蝕性強——其使用壽命據估計可以長(cháng)達25~30年（由于法律方面的原因，一般廠(chǎng)家提供十年的保證期）。

③防火安全性好——ETFE熔融溫度高達200℃，并且不會(huì )自燃。

④可見(jiàn)光透過(guò)率高——ETFE薄膜可見(jiàn)光透過(guò)率高達95%、紫外線(xiàn)透過(guò)率高達94%（雙層0.2mm厚度的透明薄膜），透明的ETFE薄膜作為一種充氣后使用的材料，它可以通過(guò)絲網(wǎng)印刷鍍點(diǎn)控制薄膜的透明度，對遮光度和透光性進(jìn)行調節，有效地利用自然光；它可以通過(guò)控制充氣量的多少甚至充入氣體的種類(lèi)來(lái)同時(shí)起到保溫隔熱、節省能源的作用。

⑤優(yōu)異的自清潔功能——灰塵不易吸附在其表面，據稱(chēng)其清潔周期大約為5年。

⑥適應性好——ETFE薄膜幾乎可以加工成任何尺寸和形狀。

⑦ETFE薄膜可預制成薄膜氣囊，在現場(chǎng)組裝、充氣，無(wú)濕作業(yè)，施工和維修方便。

⑧綜合成本與傳統的玻璃類(lèi)墻屋面相比有著(zhù)一定的競爭力。

當然，任何事物都有其兩面性，ETFE薄膜墻屋面的缺點(diǎn)也是不容回避的：

①由于彈性大、無(wú)剛度，ETFE薄膜常制成氣囊以成型，這就需要準備空壓機器補氣，耗費額外的固定投資及運營(yíng)費用。

②任何強韌的材料如果太薄就經(jīng)不起利器的劃傷，雖然薄膜的修補并不復雜，但ETFE薄膜同樣最好避免設置于人體易于接觸的范圍內以減少損壞的幾率。

③在現階段由于產(chǎn)品生產(chǎn)及安裝廠(chǎng)商少，整體系統的初始投資高，技術(shù)要求也相對較高。

ETFE充氣薄膜結構應用實(shí)例：ETFE薄膜結構一般較為適用于對自然光有較高要求的體育場(chǎng)館、植物園溫室、建筑中庭等。赫爾佐格和德·梅隆設計的德國慕尼黑安聯(lián)足球場(chǎng)作為世界聞名的拜仁慕尼黑隊和慕尼黑1860隊的主場(chǎng)，于2005年5月交付使用，整體覆蓋了ETFE氣囊的足球場(chǎng)成為至今為止最令人激動(dòng)的體育場(chǎng)館之一，它也是ETFE氣囊式構造的典范。


我國北京2008奧運工程的國家游泳館（水立方）同樣是大規模ETFE氣囊式構造的典范。為了表現抽象氣泡的形式，氣囊形狀種類(lèi)更多、更為隨機，加工及制造工藝也更為繁復。雖然建筑整體體塊為方體，材料也較為單一，但形式卻讓人感覺(jué)更加浪漫。這個(gè)極為復雜的幕墻工程由號稱(chēng)世界第一幕墻企業(yè)的沈陽(yáng)遠大鋁業(yè)工程有限公司負責深化設計、施工。


Cloud 9建筑師事務(wù)所設計西班牙巴塞羅那的TIC媒體中心也是一個(gè)有特色的ETFE薄膜結構，它以環(huán)保節能為主要特色。為應對太陽(yáng)輻射，它的南面氣囊采用了三角形的形式，氣囊為三層膜材組合，依靠后兩層薄膜上的遮光印刷形成錯位重疊來(lái)調節日照量；在日照輻射最強的西南面，氣囊采用了長(cháng)條的豌豆莢形，在一天中最熱的時(shí)候充入液態(tài)氮以阻隔輻射熱。

其它：當然，除了采用氣囊模式外，單層ETFE薄膜同樣可以用作常規張拉膜結構中的膜材。由于ETFE薄膜彈性相對較大，因此支承跨度應限制在一定的范圍內（國外資料稱(chēng)跨度≤3m）。北京2008奧運主體育場(chǎng)（鳥(niǎo)巢）工程局部墻體及屋面圍護即運用了支承式結構單層ETFE薄膜作為材料，只不過(guò)大家的視線(xiàn)更多地集中在鳥(niǎo)巢的造型上罷了。