新成果！智能窗可自動(dòng)調節光線(xiàn)強度與色彩深淺

你見(jiàn)過(guò)這樣的變色窗嗎?可以隨著(zhù)太陽(yáng)光的強弱而自動(dòng)調節光線(xiàn)強度與色彩的深淺，改善室內采光;還能將酷熱的太陽(yáng)光直射溫度降低超過(guò)9℃;而且，這種智能窗還能實(shí)現100%的有效空間利用率……日前，南京工業(yè)大學(xué)黃維院士、秦天石教授課題組的這一最新研究成果在線(xiàn)刊發(fā)于《自然·通訊》。

近年來(lái)，可動(dòng)態(tài)調節透光度、選擇性吸收紫外或紅外波段的智能窗在建筑物、汽車(chē)、飛機等領(lǐng)域展現出較大的應用潛力。目前，單片式高度集成的變色智能窗一般是通過(guò)side-by-side(并排的，肩并肩的)的方式得以實(shí)現。然而side-by-side集成不能實(shí)現100%的有效空間利用率，并且不透明或半透明的光伏層會(huì )阻擋部分可見(jiàn)光透過(guò)智能窗，從而影響到室內照明。

針對這一問(wèn)題，南京工業(yè)大學(xué)先進(jìn)材料研究院IAM團隊黃維院士、秦天石教授開(kāi)發(fā)了一種全幅面變色智能窗。“傳統的光伏變色窗將不透明光伏層與變色層并排，這樣導致整體的空間利用率很低，并且光伏層部分透光度很低。我們課題組設計的智能窗，光伏層采用的是我們自主研發(fā)的全透明鈣鈦礦光伏層，而且整體采用的是垂直串聯(lián)的方式，將電極層、光伏層、變色層像三明治一樣自下而上堆疊，從而實(shí)現了100%的有效空間利用率。”論文第一作者博士生劉有介紹。

更重要的是，課題組設計了一種基于鹵素離子交換的方法，將鈣鈦礦光伏層浸泡在特定的化學(xué)溶劑中，根據浸泡時(shí)間的長(cháng)短來(lái)對化學(xué)材料中各組分的比例進(jìn)行調控，從而使得這種光伏層材料實(shí)現高達76%的透光率。此外，這種智能窗具有高達96顯色指數(指色彩的飽和度、保真度)、>30%的平均可見(jiàn)光對比度(即變色前后透光率的差值)，以及應對不同太陽(yáng)輻射強度的高度自適應性。“所謂自適應性，是指智能窗可根據不同的太陽(yáng)光照強度展現出不同深度的顏色，根據不同天氣自適應調節室內采光——晴天時(shí)，智能窗讓室外的強光透進(jìn)來(lái)少一點(diǎn)，這樣就不刺眼;陰天時(shí)，就讓光線(xiàn)完全透進(jìn)來(lái)，滿(mǎn)足室內照明需求。”劉有說(shuō)。

同時(shí)，這種智能窗在紅外光波段也有調節功能，能對紅外線(xiàn)進(jìn)行調控，“變色智能窗通過(guò)吸收一部分的紅外光，減少紅外光的透入，從而能使室內溫度降低超過(guò)9℃，極大降低了室內對空調降溫的能耗需求。”秦天石教授說(shuō)。

南工大秦天石教授課題組的這項工作，提供了一種制備高透光度智能窗的有效方法，顯著(zhù)提高了智能窗的光學(xué)性能，對實(shí)現全幅面高對比度穩定的智能窗具有重要意義。“我們的成果經(jīng)過(guò)10000個(gè)工作循環(huán)后，智能窗的平均可見(jiàn)光對比度仍然可以基本維持初始值，證明我們的智能窗性能是穩定的。這一成果將廣泛應用于建筑物、汽車(chē)、飛機等領(lǐng)域，在防眩目、護目鏡、視覺(jué)頭盔等軍用領(lǐng)域也有廣闊應用前景。”劉有說(shuō)。(通訊員 周偉 南京晨報/愛(ài)南京記者 王晶卉)

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