智能窗（Smart Window）通过调控透射太阳光谱可以有效减少建筑的照明、供暖和制冷能耗，已成为当前国内外研究热点。传统的电响应型和机械响应型智能窗使用时需人为施加刺激源以及持续能源输入，而热响应型智能窗凭借其环境自适应性和无外部能源消耗特性在节能建筑和按需设备中极具应用潜力。目前已开发的热响应型智能窗依赖于单一相变材料系统中的热致相变，然而，由于其固有物化特性，如低透明度和高相变温度（二氧化钒）、低结构强度（水凝胶）以及相变液态依赖性（水凝胶、钙钛矿），传统热响应型智能窗并不适用于实际安装及应用。

基于折射率动态匹配的热响应型智能窗的原理、制备和性能概述

针对上述问题，西安交通大学研究人员利用折射率动态匹配原理，通过一步乳化法将乙二醇溶液微滴嵌入聚二甲基硅氧烷弹性聚合物（PDMS）基体中，成功构建具有高透明度、双向温度响应的柔性智能窗光学薄膜。研究发现，该智能窗薄膜可在透光率20%~92%之间可逆调控。在室温下，由于两相化合物折射率匹配，透明度呈最大值。随温度升高或降低，两相折射率之差逐渐增大，致使相界面处的散射及反射现象急剧增强，薄膜整体透过率减小。此外，折射率色散现象使得该智能窗薄膜呈现独特的波长选择性透过特性，室温下薄膜呈防紫外透过性，高温下长波红波被屏蔽。通过调节乙二醇溶液浓度，智能窗可以在13~68℃的宽温度范围内自由调节其有效光学透过-温度响应。这种基于两相折射率动态匹配的策略使热响应型智能窗不再依赖相变材料，大大拓宽其材料选择范围，在智能窗、防伪、光开关和光学选择等智能光学器件领域具有广阔应用前景。

该研究工作近期以《基于动态折射率匹配的自适应热响应智能窗》（Dynamic Refractive Index-matching for Adaptive Thermoresponsive Smart Windows）为题发表在国际著名材料领域期刊《微尺度》（Small）上，被选为内封面（Inside Front Cover）文章。西安交通大学物理学院智能材料与传感研究所博士生李佳宁、副教授卢学刚为论文第一作者，张垠副教授和杨森教授为论文通讯作者，该研究工作获得国家自然科学基金和陕西省重点科技创新团队等项目支持。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202201322

文字：物理学院

图片：物理学院