可見高透明、紅外寬波段調製的熱致變色智慧窗|NSR

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窗戶作為建築的主體單元，對光熱傳輸轉換起到主導作用，因此被認為是建築中最不節能的部件之一。熱致變色智慧窗可以根據環境溫度變化被動地進行光調製如可見光（0.38-0.78 μm）透過率、近紅外（0.78-2.5 μm）透過率及中紅外（2.5-20μm）發射率，由於其過程中不消耗任何能源因此能對建築進行有效的熱管理並降低能耗。然而，在始終保持熱致變色智慧窗高透明度的條件下同時調節近紅外和中紅外光仍具有挑戰性。

針對這一問題，本文提出一種基於形狀記憶聚合物的熱致變色智慧窗，可在超過50%的可見透明下同時實現44.0%的近紅外調變和76.5%的中紅外調變，具備優異的溫度調節效能，有望推動節能建築發展。相關研究發表於《國家科學評論》（National Science Review，NSR），南京大學蔣毅、王雲龍和孔德碩為論文共同第一作者，南京大學朱斌副教授、朱嘉教授和張秋紅教授為共同通訊作者。

研究團隊首先分析了理想的熱致變色智慧窗應具備的光學特性，其在寒冷的情況下應保證所有的太陽光進入室內並具備紅外低發射率以減小熱量的散失，在炎熱的情況下應仍保持高的可見透明度，並擁有高近紅外反射率以減小熱量輸入和高中紅外發射率以增大製冷效能。

理想熱致變色智慧窗應具有（a）光學傳輸示意圖（b）光學切換效能

在此基礎上，研究團隊基於形狀記憶聚合物設計瞭如下的熱致變色智慧窗器件，該器件由具有高發射特性的熱塑性聚氨酯（TPU）層、具有可見選擇性透過的一維光子晶體層、起粘接作用的光學膠帶層、用於溫度敏感智慧可逆切換的雙向形狀記憶聚合物（2W SMP）層和具有紅外低發射特性的氧化銦錫（ITO）基底層的三明治結構組成，它能夠在制熱模式（應對低溫環境）下捲起，實現86.9%的可見透過率、67.3%的近紅外透過率和12.3%的中紅外發射率；在製冷模式（應對高溫環境）下鋪平，實現63.4%的可見透過率、22.3%的近紅外透過率和88.7%的中紅外發射率，該可逆切換與理想情況保持一致。