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科研成果丨AEnM “智能”窗:基于电热力光致变色技术和集成器件

发布日期:2020-03-24

       下一代玻璃窗被寄以智能的愿景。智能窗是一种可以动态地改变其光学性质,实现亮度,透明度,或者光能调节。该技术有望广泛地运用于功能玻璃市场,比如节能玻璃,隐私玻璃,汽车\飞机玻璃,眼镜等。在过去几年中,科研人员们正积极地致力于智能窗的研究和开发,该方向发展迅速。目前国内外已经有数家企业关注并投资该技术。

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       南洋理工大学龙祎 (Long Yi)课题组,南洋理工大学李佩诗(Lee Pooi See)课题组,和北卡罗莱纳州立大学尹杰 (Yin Jie)课题组合作,作梳理了过去几年智能窗领域的发展,作者们根据不同控制手段(刺激-响应性),将目前研究进展主要分为四类:电致变色,热至变色,力致变色,和光致变色。在此综述里,作者们概括了每个类别智能窗的最新进展,着重讨论了功能变色材料,器件设计,和性能增强。除此之外作者们还讨论了该技术的集成化进展,比如与储能器件,纳米发电机,执行器,太阳能电池等的集成系统。最后分享了他们对于该领域未来发展的见解。

 

       虽然该技术在过去几年中取得一定成果,但其广泛市场化运用还面临以下主要3个问题:

1)高成本,有研究表明,用于住宅或者商用建筑节能窗,市场可接收的回报周期大约为12-22年,并且需要考虑其维护保养成本。

2)耐用性,市场化的智能窗需要非常经久耐用,这对材料和智能窗的结构设计本身有很高的要求,这方面的需要更多的研究和探索。

3)节能效果,目前研究领域还没有完全统一的标准去评价不同种类的玻璃窗,比如热致变色领域主要是使用透光率(Tlum) 和 太阳       光调制能力(Tsol)来做评价,而电致变色领域主要考虑太阳光的热系数 (solar heat gain coefficient),除此之外,通过玻璃窗的热量传递,薄雾效应(haze effect)也应该被考虑其中。 

 

       考虑到市场的多样性,多功能智能玻璃窗也是非常有前景的发展方向,包括:多种刺激-响应模式的智能窗,智能窗与储能\太阳能电池系统的结合,自清洁\除冰等。除此之外,探索新形式的刺激-响应智能窗也是非常吸引人的一个方向,比如湿度响应等。 

       最后,作者们认为智能窗领域是一个交叉性非常强的学科。除了节能,透明度,亮度调节,未来的集成化智能窗也被赋予更多期望,比如收集,储存太阳能,传感,甚至娱乐系统。希望通过这篇综述对之前的发展的梳理,推进该领域之后的快速发展。

 

相关论文以题为“Smart Windows: Electro‐, Thermo‐, Mechano‐, Photochromics, and Beyond” 

发表在Advanced Energy Materials (DOI:10.1002/aenm.201902066) 上,研究院为完成单位之一

消息来源:materialsviews


作者简介

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龙祎博士

新加坡南洋理工大学

材料科学与工程学院高级讲师

龙祎博士在研究院开展产业化项目:冬暖夏凉液-液相变智能窗体材料

该项目研究无色透明,清晰度高,对太阳光调节能力极强,变色温度可大幅度调控 (25-45˚C),以适应不同地区的客户需求,同时该低辐射智能窗所使用的材料,均为无毒材料。除自动调控温度的功能外,还有降噪等功能。


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中新国际联合研究院创新发展部 

Tel: 020-66262094 

E-mail: zhangz@ssijri.com 


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