面向节能窗用全波段自适应复合水凝胶膜的构建及性能

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科技的发展促进了工业化规模的提升,但这也同时加剧了化石能源的消耗,由此产生的废气加剧了温室效应。全球气候温差大使得人们更依赖于调温电器,增加了能量消耗。在节能建筑材料中,节能窗因其具有被动散热和辐射热管理等优点,备受研究者们的关注。因为太阳光辐射是直接影响室内温度的首要因素,而节能窗能够直接对太阳辐射能量进行调控、不需要消耗额外的能源。目前主要的节能窗研究均侧重于在可见光波段调控太阳辐射,虽然有明显的调控效果,但牺牲了人眼视觉范围内的可见度,不适用于日常生活需要。基于此背景,本作品以聚(N-异丙基丙烯酰胺) (PNIPAm)温敏水凝胶为基础,通过接枝丙烯酸树脂以及掺杂不同浓度的银纳米棒,调控复合水凝胶的太阳光调控能力,实现既有较高的可见光透射率,又有较高的太阳光调控能力,且在红外波段也有明显的调控效果,实现对太阳光全波段高达59.20%的调控。相比与传统玻璃,在同等光照条件下,所制备的PNIPAm-丙烯酸/银纳米棒水凝胶夹层的智能窗装置可有效降低温度12.7 ℃,冷却后温度保持接近,且经过20次可逆相转变循环后数值仍几乎保持不变。本作品有助于揭示温度刺激响应性能与太阳辐射调控性能之间的调控规律,为温度自适应智能窗的设计与制备提供了重要的理论指导和技术支持。