面向“双碳”的复合水凝胶及其在智能窗中的应用

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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。因此,研究新型节能建筑材料、构建新型节能材料结构,对于减少能量消耗不仅具有重要的学术意义,还有着重要的实际应用价值。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。而太阳光在红外波段具有和可见光波段相当的辐射能量。 采用自由基聚合法制备聚(N-异丙基丙烯酰胺) (PNIPAm)水凝胶,通过溶剂热法制备银纳米棒。以PNIPAm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。本实验设计了四种含有不同浓度银纳米棒的水凝胶装置,其中样品SIV对太阳光调控能力最强,可高达59.20 %,且经过20次可逆相转变循环后数值仍几乎保持不变。在同等光照条件下,含有PNIPAm-丙烯酸/银纳米棒水凝胶夹层的智能窗装置与透明石英玻璃片装置相比,可有效降低温度12.7 ℃,且冷却后温度保持接近。并且与已经报道的其他相转变材料相比,本实验中的PNIPAm-丙烯酸/银纳米棒水凝胶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,说明本材料是作为智能窗材料构建的有力候选者。 关键词: PNIPAm;水凝胶;可逆调控;温控响应