新型智能玻璃 性能超前


  一种新的智能窗户系统具有前所未有的性能,能以较低的成本切换冬夏模式,在炎热的日子,可以变暗,节省空调费用,在冬季,又能恢复晶莹透亮,自由获取太阳热能。

  做出这一成果的是韩国崇实大学(Soongsil University)有机材料和纤维工程系和韩国电子技术学院(Korea Electronics Technology Institute)电子材料和设备研究中心的科学家。这一项目的研究人员林何孙(Ho Sun Lim),赵钟何(Jeong Ho Cho),金钟勇(Jooyong Kim)和李长焕(Chang Hwan Lee)指出,为了促进节能,就需要努力开发新型窗户玻璃,这些玻璃可用于很多地方,从天窗和房子窗户,到写字楼会议室的墙壁都可以。在夏季,这种智能窗户反射太阳光远离建筑物,在冬季,又恢复完全透明,现在已经有现货。但是它们有很多缺点,包括成本高,性能退化快,而且制造工艺涉及潜在有毒物质。因此,研究人员就着手开发一种智能窗,以克服这些缺点。

  他们发现,使用一种聚合物,就是所谓的“抗衡离子”(counterions)和一种溶剂,比如甲醇,就是一种廉价和不太难做的方法,可以制成稳定、强固的智能窗。它有新增加的优势,就是极其容易调节透明度,可以快速轻松地从100%不透明转变为完全透明,只需要几秒钟。

  “据我们所知,这种极快的光学切换性能,在现有的智能窗之中是前所未有的,”作者说,“这种类型的光控制系统,提供了一个新的选择,可以节省加热、冷却和照明费用,因为可以控制照射到房子内部的阳光。”

  他们的论文《反离子诱导可逆切换透明度智能窗》(Counterion-Induced Reversibly Switchable Transparency in Smart Windows),发表在2011年8月的《美国化学学会纳米》(ACS Nano)杂志上。

  文章中说,智能窗户可以在极端光学特性之间进行可逆切换,只需点击不同水合能量的抗衡离子,这已经开发出来,采用的是玻璃基板,只需轻松喷铸一种聚合物,就是[2-(甲基丙烯酰氧)乙基三甲基氯化铵-CO-3-(三甲氧基硅基)丙基甲基丙烯酸甲酯](2-(methacryloyloxy)ethyltrimethylammonium chloride-co-3-(trimethoxysilyl)propyl methacrylate)。整个光谱范围的透光率分别是90.9%或0%,需要交替浸漫的溶液,分别含有硫氰酸盐(thiocyanate)(SCN(-))或双(三氟甲基)磺酰亚胺(bis(trifluoromethane)sulfonimide)(TFSI(-))离子。

  这种极端的光学转换,源自形成的微孔结构,这是因为,在甲醇中,分子聚集的聚电解质链(polyelectrolyte chains)携带着TFSI(-)离子。因为这种智能窗户是高度透明,还是完全阻塞入射光,取决于直接的反离子交换,因此,这种纳米技术可以提供一个新平台,有效节约建筑物的室内能源使用。