隨著全球氣候變暖與能源消耗問題的加劇,提升建筑與交通工具的能效成為亟需解決的關(guān)鍵課題。尤其在封閉空間內(nèi),高溫環(huán)境不僅導(dǎo)致能源消耗顯著上升,還嚴(yán)重威脅人身安全。因此,開發(fā)無需外部能源驅(qū)動(dòng)的被動(dòng)冷卻材料,對(duì)推動(dòng)能源可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
圖1. 基于HPC的熱致變色水凝膠材料構(gòu)建與汽車智能窗膜應(yīng)用示意圖
材料設(shè)計(jì)思路與變色機(jī)制
該水凝膠材料以天然環(huán)保的HPC為溫敏基體,結(jié)合聚丙烯酰胺(PAAM)構(gòu)建雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),顯著提升了材料的機(jī)械強(qiáng)度與保水性能。通過引入氯化鈣(CaCl?)調(diào)控分子間氫鍵網(wǎng)絡(luò),可實(shí)現(xiàn)15°C–42°C范圍內(nèi)的變色轉(zhuǎn)變溫度調(diào)控,滿足多種環(huán)境下的使用需求。
當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí),HPC鏈段疏水性增強(qiáng)、聚集體形成,產(chǎn)生強(qiáng)烈光散射,材料呈不透明狀態(tài);溫度降低后,鏈段重新溶脹分散,材料恢復(fù)透明,從而實(shí)現(xiàn)可逆熱致變色行為。
圖2. 水凝膠窗膜熱響應(yīng)性能及實(shí)測(cè)降溫效果
實(shí)用降溫效果驗(yàn)證
圖3. 熱致變色水凝膠窗膜在實(shí)際車載降溫中的性能驗(yàn)證
該研究通過分子間作用調(diào)控與結(jié)構(gòu)優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)了水凝膠材料在室溫條件下的高效熱致變色與光學(xué)響應(yīng),賦予其優(yōu)異的被動(dòng)熱調(diào)控能力。材料具備制備簡便、成本低廉、可規(guī);慨a(chǎn)等優(yōu)勢(shì),在車載智能窗膜、綠色建筑、溫室覆蓋等場景具備廣泛應(yīng)用潛力。
原文鏈接:https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202420946
- 華南師大張振 Small:纖維素納米晶穩(wěn)定皮克林乳液法制備高潛熱、熱致變色的相變材料微膠囊及其在智能涂料上的應(yīng)用 2025-07-09
- 廣工高粱課題組 Adv. Mater.: 基于聚乙烯醇縮醛相變液體的全季節(jié)非對(duì)稱熱致變色窗 2025-06-03
- 福州大學(xué)賴躍坤/黃劍瑩/江獻(xiàn)財(cái)、新加坡國立大學(xué)林志群團(tuán)隊(duì) AM:熱致變色智能窗戶新進(jìn)展:高熱穩(wěn)、快相變且抗紫外 2025-03-06
- 武漢大學(xué)陳朝吉/四川大學(xué)張偉 ACS Nano:仿生梯度水凝膠電解質(zhì)界面優(yōu)化構(gòu)筑穩(wěn)定鋅離子電池 2025-07-21
- 北科大許利蘋教授/理化所萬茜子副研究員 AFM:按需可剝離比色(ODC)貼片實(shí)現(xiàn)慢性傷口的智能化無創(chuàng)監(jiān)測(cè) 2025-07-20
- 四川大學(xué)金勇教授團(tuán)隊(duì) Nano Energy:具有可逆相變特性的太陽能驅(qū)動(dòng)導(dǎo)電多功能水凝膠用于污水的凈化與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 2025-07-18