摘要
建筑能耗占比正逐年增加，而窗户是建筑中能效最低的结构，研制高能效的智能窗材料意义重大。其中聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）水凝胶能感受环境温度引发相变，与其他功能材料相结合，在智能窗应用中起到光调控的重要作用，节能应用前景良好，引起了众多研究者关注。但PNIPAM水凝胶相变温度仍高于室温，主要依靠环境热传导升温引发相变，且近红外屏蔽效果差。本文利用化学方法制备PNIPAM水凝胶，为优化性能引入铯钨青铜（CWO）纳米粉末制备出两种复合凝胶，并对各凝胶进行表征分析和性能测试。主要研究结果如下： （1）采用自由基聚合法制备出PNIPAM水凝胶，使用SEM、FTIR验证其成功制备。该水凝胶具有超高的光学性能，其可见光平均透过率（Tlum）、可见光调制能力（ΔTlum）和太阳光调制能力（ΔTsol）分别高达99.21%、98.95%和86.64%。测出PNIPAM水凝胶的较低的临界溶解温度（LCST）约为31.5℃，冷热循环相变测试验证了PNIPAM水凝胶相变稳定性良好。户外阳光照射实验证明PNIPAM水凝胶的热管理性能良好。 （2）采用聚多巴胺（PDA）改性处理CWO纳米粉末，制备CWO@PDA粉末并与PNIPAM水凝胶结合制备出CWO@PDA复合凝胶，使用SEM、EDS、XRD表征测试对应样品。静置对比实验验证该复合凝胶分散稳定性得到改善，综合评估出0.025%wtCWO@PDA复合凝胶光学性能最佳，Tlum为65.55%，初始近红外屏蔽效果为41.67%。测出该复合凝胶的LCST约为31.6℃，冷热循环相变测试验证其相变稳定性良好。户外阳光照射实验证明该复合凝胶的热管理性能优良。 （3）使用聚乙烯醇（PVA）搭配磨球经高速搅拌改性处理CWO纳米粉末，制备CWO-PVA分散液并与PNIPAM水凝胶结合制备出CWO-PVA复合凝胶，使用SEM、EDS、FTIR、XRD表征测试对应样品。探究PVA浓度对该复合凝胶性能的影响，得出低浓度PVA的复合凝胶光学性能和热管理性能更好。综合评估出0.04%wtCWO-PVA复合凝胶光学性能最佳，维持Tlum高达87.21%的同时，初始近红外屏蔽效果达到75.87%，且ΔTlum达到86.98%，ΔTsol达到55.24%。测出该复合凝胶的LCST约为31.5℃，静置实验证明该复合凝胶分散稳定性优异，且经过冷热循环相变测试，验证其具有优异的相变稳定性。室内红外灯照射模拟和户外阳光照射实验结合，证明了该复合凝胶的热管理性能优良。
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