智能窗戶的隱形斗篷：揭秘?zé)嶂伦兩酆衔锉∧さ墓?jié)能魔法

作者 李傳福

在建筑節(jié)能領(lǐng)域，智能窗戶作為一種創(chuàng)新技術(shù)，其重要性日益凸顯。它們不僅能夠滿足自然采光的需求，還能通過自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)入室內(nèi)的光線和熱量，顯著降低建筑的能源消耗。然而，現(xiàn)有的智能窗戶材料存在諸多局限性，比如需要外部電力供應(yīng)、容易氧化、耐久性差等。

針對(duì)這些問題，科學(xué)家合作開發(fā)了一種新型熱致變色智能聚合物薄膜材料，為智能窗戶的發(fā)展帶來了突破性的進(jìn)展。

這種新型材料由聚（二甲基硅氧烷）、聚（環(huán)氧乙烷）和高氯酸鋰組成。通過精確調(diào)控這些聚合物在室溫下的混合性以及熱致相分離，新型材料在接近室溫的溫度范圍內(nèi)，展現(xiàn)出了高透明度和優(yōu)異的太陽光調(diào)制能力。

圖為新型熱致變色智能材料 來源：香港中文大學(xué)

與現(xiàn)有的熱致變色材料相比，如二氧化釩和熱響應(yīng)水凝膠，新型聚合物薄膜材料不僅具有出色的耐久性，還可以通過多種手段涂布于大面積表面，易于制造和應(yīng)用。

在性能測(cè)試中，新型聚合物薄膜材料展現(xiàn)出了在不同溫度下的外觀變化，從高可見光透射率狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌该鳡顟B(tài)，且這一轉(zhuǎn)變溫度接近室溫，確保了其在白天的有效調(diào)節(jié)能力。加速老化測(cè)試和紫外線穩(wěn)定性測(cè)試進(jìn)一步證實(shí)了其耐久性，即使在極端條件下也能保持性能穩(wěn)定。

此外，節(jié)能效果評(píng)估表明，安裝新型聚合物薄膜材料的測(cè)試箱在模擬日光照射下升溫程度更小，有效調(diào)節(jié)進(jìn)入室內(nèi)的太陽能，具有顯著的節(jié)能效果。

圖為智能窗戶示意圖 來源：香港中文大學(xué)

分子動(dòng)力學(xué)模型的分析揭示了新型聚合物薄膜材料的熱致變色機(jī)理。溫度變化通過影響聚合物薄膜中內(nèi)聚力和混溶性，引起結(jié)構(gòu)重構(gòu)，從而導(dǎo)致相分離和太陽光透射率的改變。這一發(fā)現(xiàn)不僅加深了我們對(duì)材料性能的理解，也為進(jìn)一步優(yōu)化材料提供了科學(xué)依據(jù)。

新型熱致變色聚合物薄膜材料以其高透明度、優(yōu)異的太陽光調(diào)制能力、出色的耐久性和易于制造的特點(diǎn)，展現(xiàn)出了在智能窗戶應(yīng)用中的潛力。這種材料不僅能夠提升建筑的節(jié)能效果，還因其環(huán)境友好性和成本效益，有望成為未來智能窗戶材料的主流選擇。隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用的推廣，這種新型材料將為建筑節(jié)能領(lǐng)域帶來革命性的變化，并為實(shí)現(xiàn)綠色、可持續(xù)的建筑環(huán)境做出重要貢獻(xiàn)。