[发明专利]光热双响应的智能窗及其制备方法

说明书

本发明公开了光热双响应的智能窗及其制备方法。该智能窗包括凝胶层，凝胶层包括温敏性酰胺类单体和聚多巴胺改性的纳米纤维素形成的水凝胶，聚多巴胺与温敏性酰胺类单体的质量百分比为0.001％～0.02％。该智能窗采用具有温敏性质的酰胺类水凝胶为基底，再加入具有光热转换功能的聚多巴胺改性的纳米纤维素材料，制备形成具有光热双响应的智能窗。在光强强度较大或者室温较高时自动由透明变为不透明，将自然光进行散射，使得室内光线不会刺眼但仍然明亮，同时室内温度也能维持在人体舒适水平。而在当光强降低并且温度较低时，智能窗又能自动恢复为透明状态，使得室内温度能保持相对的稳定，具有光热双响应性。

技术领域

本申请涉及智能窗技术领域，尤其是涉及光热双响应的智能窗及其制备方法。

背景技术

随着环保和节能日益受到重视，能源合理利用的呼声越来越大，节能产品的研制和开发不断取得重大进展。在这种背景下，“智能窗”的研究和应用成为一个研究热点。智能窗(Smart window)是指一种可以在外界环境刺激响应下，使窗户的透过率等光学性能发生变化，从而可以根据室内对太阳光的摄入来调节室内的采光效果和温度的装置。智能窗一般可以分为三种：光致变色型、电致变色型和热致调光型。光致变色型智能窗的原理是化合物在受到特定波长的光照时，通过特定的化学反应生成结构和光谱性能不同的产物，从而调节透光度。电致变色型智能窗通过外加电场的作用，使智能窗材料的光学性能发生连续可逆变化，并表现为智能窗的颜色和透明度发生可逆变化。而热致调光型智能窗依靠环境温度变化而改变自身对入射光线的透过或吸收特性。

目前，大多数的智能窗为液晶智能窗，但液晶材料价格昂贵、使用条件较为复杂，这使得智能窗的应用大大受限。相比较而言，水凝胶材料(如酰胺类水凝胶)成本低廉，使用条件简单，在光开关特性方面表现出很好的性能。而且柔软的水凝胶能做出曲面智能窗，这是液晶智能窗等无法做到的。因此，水凝胶基的智能窗已经成为一大发展趋势。然而，目前的水凝胶智能窗往往只能通过温度来调节透明度，在低温高光强时智能窗会失去调节能力，具有一定的使用局限性。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种具有光热双响应的智能窗及其制备方法。

本申请的第一方面，提供智能窗，该智能窗包括凝胶层，凝胶层包括温敏性酰胺类单体和聚多巴胺改性的纳米纤维素形成的水凝胶，聚多巴胺与温敏性酰胺类单体的质量百分比为0.001％～0.02％。

根据本申请实施例的智能窗，至少具有如下有益效果：

该智能窗采用具有温敏性质的酰胺类水凝胶为基底，再加入具有光热转换功能的聚多巴胺改性的纳米纤维素材料，制备形成具有光热双响应的智能窗。其中，纳米纤维素具有大长径比、水分散性好、比表面积大等优点，在水凝胶基底中作为增强剂和交联剂使用，提高智能窗的耐用性，还能有效调节智能窗的转变温度。而通过合适含量的聚多巴胺对纳米纤维素的表面改性，为智能窗带来吸收红外光的效果，从而获得光热双响应能力，能够有效屏蔽外界红外光、降低室内温度，并且在透明时处于无色状态，不会因为阻碍了光线透过窗户而影响智能窗的正常使用。可以看到，该智能窗在光强强度较大或者室温较高时自动由透明变为不透明，将自然光进行散射，使得室内光线不会刺眼但仍然明亮，同时室内温度也能维持在人体舒适水平。而在当光强降低并且温度较低时，智能窗又能自动恢复为透明状态，使得室内温度能保持相对的稳定，具有光热双响应性。