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“智能”窗:基于电\热\力\光致变色技术和集成器件

发布:opticseditor    |    2020-02-21 13:50    阅读:479
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玻璃窗与我们的生活息息相关,但你想象过可以自主变色的“智能”玻璃窗吗?


下一代玻璃窗被寄以“智能”的愿景。“智能”窗是一种可以动态地改变其光学性质,实现亮度、透明度或者光能调节。该技术有望广泛地运用于功能玻璃市场,比如节能玻璃、隐私玻璃、汽车\飞机玻璃,眼镜等。在过去几年中,科研人员们正积极地致力于“智能”窗的研究和开发,该方向发展迅速。目前国内外已经有数家企业关注并投资该技术。

最近,南洋理工大学龙祎(Long Yi)课题组、李佩诗(Lee Pooi See)课题组,和北卡罗莱纳州立大学尹杰(Yin Jie)课题组合作,梳理了过去几年智能窗领域的发展,作者们根据不同控制手段(刺激-响应性),将目前研究进展主要分为四类:电致变色,热致变色,力致变色和光致变色。在此综述里,作者们概括了每个类别智能窗的最新进展,着重讨论了功能变色材料,器件设计和性能增强。除此之外作者们还讨论了该技术的集成化进展,比如与储能器件,纳米发电机,执行器,太阳能电池等的集成系统。最后分享了他们对于该领域未来发展的见解。

虽然该技术在过去几年中取得一定成果,但其广泛市场化运用还面临以下主要3个问题:1)高成本。有研究表明,用于住宅或者商用建筑节能窗,市场可接收的回报周期大约为12-22年,并且需要考虑其维护保养成本。2)耐用性。市场化的智能窗需要非常经久耐用,这对材料和智能窗的结构设计本身有很高的要求,这方面的需要更多的研究和探索。3)节能效果。目前研究领域还没有完全统一的标准去评价不同种类的玻璃窗,比如热致变色领域主要是使用透光率(Tlum)和太阳光调制能力(?Tsol)来做评价,而电致变色领域主要考虑太阳光得热系数(solar heat gain coefficient),除此之外,通过玻璃窗的热量传递,薄雾效应(haze effect)也应该被考虑其中。考虑到市场的多样性,多功能智能玻璃窗也是非常有前景的发展方向,包括:多种刺激-响应模式的智能窗,智能窗与储能\太阳能电池系统的结合,自清洁和除冰等。除此之外,探索新形式的刺激-响应智能窗也是非常吸引人的一个方向,比如湿度响应等。最后,作者们认为智能窗领域是一个交叉性非常强的学科。除了节能,透明度,亮度调节,未来的集成化智能窗也被赋予更多期望,比如收集,储存太阳能,传感,甚至娱乐系统。相关论文以题为“Smart Windows: Electro-, Thermo-, Mechano-, Photochromics, and Beyond”发表在Advanced Energy Materials上(DOI: 10.1002/aenm.201902066)。

来源:MaterialsViewsChina

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