中國科學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)在《ACS Applied Materials & Interfaces》發(fā)表最新成果，成功開發(fā)出一種光熱雙驅(qū)動(dòng)液晶智能窗。該裝置通過摻雜新型光熱分子（IDI），實(shí)現(xiàn)了對(duì)太陽光的智能化管理：低溫弱光時(shí)透光率達(dá)70%（透明態(tài)），高溫強(qiáng)光時(shí)自動(dòng)切換至20%透光率（霧化態(tài)），室內(nèi)降溫效果比普通玻璃高2°C，為建筑節(jié)能提供新方案。

技術(shù)突破：解決光熱材料瓶頸

傳統(tǒng)智能窗依賴單一刺激（電/熱/光），且光響應(yīng)材料普遍存在穩(wěn)定性差的問題。本研究創(chuàng)新性選用異丁基取代二銨硼酸鹽（IDI） 作為光熱轉(zhuǎn)換核心（圖1），其具備三大優(yōu)勢(shì)：

1.可見光高透明（淺棕色，圖2）

2.近紅外強(qiáng)吸收（800–1200 nm波段）

3.與液晶體系兼容性好，無顯著聚集（圖3）

工作原理：雙被動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)制

智能窗由手性液晶（8CB/R5011）與IDI復(fù)合而成，通過相變實(shí)現(xiàn)光熱自適應(yīng)調(diào)節(jié)：

透明態(tài)（低溫/弱光）：液晶呈垂直排列的近晶相（SmA*），光線直射穿透（圖4a?）

霧化態(tài)（高溫/強(qiáng)光）：IDI吸收紅外光產(chǎn)生熱能，觸發(fā)液晶轉(zhuǎn)變?yōu)榻瑰F狀膽甾相（N*），光路散射（圖4）

實(shí)測(cè)性能：節(jié)能2°C，穩(wěn)定性突出

溫控效果：在模擬房屋測(cè)試中（圖5），智能窗使室內(nèi)溫度較普通玻璃降低2°C（光照強(qiáng)度100 mW·cm?2）

應(yīng)用前景

該技術(shù)無需外部電路控制，適用于：

建筑節(jié)能：動(dòng)態(tài)阻隔紅外熱量，降低空調(diào)能耗

隱私保護(hù)：強(qiáng)光環(huán)境下自動(dòng)霧化

特殊環(huán)境：UV穩(wěn)定性，滿足長期戶外使用

論文通訊作者王京霞研究員指出：“IDI液晶窗首次實(shí)現(xiàn)光/熱雙被動(dòng)驅(qū)動(dòng)，材料成本低且易于規(guī)?；苽?，有望推動(dòng)智能建筑窗戶的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。”

文獻(xiàn)信息：

Meng et al., ACS Appl. Mater. Interfaces 2022, *14*, 28301–28309.

DOI: 10.1021/acsami.2c07462