新成果！智能窗可自動調節光線強度與色彩深淺

你見過這樣的變色窗嗎?可以隨著太陽光的強弱而自動調節光線強度與色彩的深淺，改善室內采光;還能將酷熱的太陽光直射溫度降低超過9℃;而且，這種智能窗還能實現100%的有效空間利用率……日前，南京工業大學黃維院士、秦天石教授課題組的這一最新研究成果在線刊發于《自然·通訊》。

近年來，可動態調節透光度、選擇性吸收紫外或紅外波段的智能窗在建筑物、汽車、飛機等領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side-by-side(并排的，肩并肩的)的方式得以實現。然而side-by-side集成不能實現100%的有效空間利用率，并且不透明或半透明的光伏層會阻擋部分可見光透過智能窗，從而影響到室內照明。

針對這一問題，南京工業大學先進材料研究院IAM團隊黃維院士、秦天石教授開發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的全透明鈣鈦礦光伏層，而且整體采用的是垂直串聯的方式，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溶劑中，根據浸泡時間的長短來對化學材料中各組分的比例進行調控，從而使得這種光伏層材料實現高達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%的平均可見光對比度(即變色前后透光率的差值)，以及應對不同太陽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，智能窗讓室外的強光透進來少一點，這樣就不刺眼;陰天時，就讓光線完全透進來，滿足室內照明需求。”劉有說。

同時，這種智能窗在紅外光波段也有調節功能，能對紅外線進行調控，“變色智能窗通過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9℃，極大降低了室內對空調降溫的能耗需求。”秦天石教授說。

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，顯著提高了智能窗的光學性能，對實現全幅面高對比度穩定的智能窗具有重要意義。“我們的成果經過10000個工作循環后，智能窗的平均可見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、飛機等領域，在防眩目、護目鏡、視覺頭盔等軍用領域也有廣闊應用前景。”劉有說。(通訊員 周偉 南京晨報/愛南京記者 王晶卉)

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關鍵詞： 變色窗 空間利用率 智能窗 紅外線