现有的热致变色智能窗户在抗紫外、响应速度和高温稳定性方面仍存在不足，严重限制了其实际应用与发展。近日，福州大学赖跃坤、黄剑莹、江献财、新加坡国立大学林志群联合开发了一种基于三维网络结构设计、Hofmeister效应增强及纳米颗粒屏蔽的热稳定复合凝胶，用于抗紫外、快速响应和全天候调节的热致变色智能窗户。该复合凝胶（HDNP）由羟丙基甲基纤维素（HPMC）、聚（N,N-二甲基丙烯酰胺）（PDMAA）、硫酸钠（Na2SO4）和聚多巴胺（PDA）纳米颗粒组成。其中，PDMAA三维网络的引入作为支撑骨架增强了水凝胶的热稳定性，防止了HPMC在相变过程中的团聚和析出。Na2SO4通过Hofmeister效应不仅将水凝胶的低临界溶解温度（LCST）降至32°C，还将其相变速率提升了五倍，使其可以在30秒内完成相变。此外，小尺寸PDA纳米颗粒的引入赋予了水凝胶抗紫外能力和高透光率（>60%）。基于HDNP复合凝胶的智能窗户展示了66.9%的透光率、51.2%的太阳光调制能力和出色的耐久性。该研究的有效设计策略为开发快速响应和耐用的热致变色智能窗户开辟了新途径。相关工作以“Hofmeister Effect-Enhanced, Nanoparticle-Shielded, Thermally Stable Hydrogels for Anti-UV, Fast-Response, and All-Day-Modulated Smart Windows”为题发表在《Advanced Materials》期刊上。
该研究成功制备出
具有快速相变速率、高热稳定性和抗紫外特性的纤维素基热致变色智能窗户
。通过引入
PDMAA
三维网络结构、
Na₂SO₄
和
小尺寸
PDA
纳米颗粒，有效解决了传统热致变色水凝胶的诸多问题，为智能窗户的发展提供了新的技术路径，对提高建筑能源效率、推动碳达峰和碳中和目标的实现具有重要意义。
原文链接：
https://doi.org/10.1002/adma.202418372
