摘要
21世纪，节能环保开始成为时代的主题，建筑节能已经受到全社会越来越多的关注。基于铯钨青铜和聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)相变水凝胶的“智能窗”可以对环境温度做出反应，智能调节进入室内的太阳辐射，因此被认为可以大大减少空调的使用和建筑能耗。铯钨青铜薄膜可以屏蔽波长大于1100nm波长的近红外光，具有优异的近红外屏蔽性能，并且随着铯钨青铜薄膜厚度的增加，近红外屏蔽性能随之增强。PNIPAM是一种相变水凝胶，低临界转变温度(LCST)为32.5℃,当温度超过LCST时，会由透明状态转变成半透明状态，屏蔽大部分近红外光。本课题为充分发挥铯钨青铜的近红外吸收/屏蔽性能和PNIPAM的智能调光功能，研究制备了CsxWO3/水凝胶复合材料，探讨了制备工艺与结构、性能之间的关联规律。 首先，采用固相反应法、湿法纺丝-固相反应法和静电纺丝-固相反应法制备了铯钨青铜粉末及其薄膜样品，利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见-近红外(UV-Vis-NIR)分光光度计对铯钨青铜粉末和薄膜的晶相组成、微观形貌和近红外屏蔽性能进行了研究，并通过自制的隔热箱测试了薄膜样品的隔热性能。结果表明，通过静电纺丝-固相反应法(管式炉-600℃)制备出的铯钨青铜粉末粒径更小，这是由于PVP的存在限制了粒子的生长。因而制备出的粉末及薄膜在保证较高可见光透过率(67.1％)的同时具有更加优异的近红外屏蔽性能，近红外屏蔽率高达99.99％。 传统的水凝胶材料富含大量的水分，理论上当系统温度低于0℃时水分子缔合结冰，导致其可见光的透过率大大降低;且当室温低于LCST时，PNIPAM基本没有近红外屏蔽能力。本研究通过自由基聚合法以水/甘油(H2O∶Gly=3∶2)为混合溶剂制备出抗冻、抗干燥的自动热响应型铯钨青铜/聚N-异丙基丙烯酰胺共聚丙烯酰胺/甘油(CsxWO3/PNIPAM-co-PAM/Gly)复合水凝胶，复合水凝胶的低临界转变温度(LCST)为35.9℃,凝固点为-31.9℃。抗干燥测试表明，PNIPAM-co-PAM/Gly(P-G-40)复合水凝胶具有优异的抗干燥性能，在30℃的室温下干燥30days后，其质量为初始质量的53.67％。复合水凝胶中CsxWO3具有双重功能，一是具有优异的近红外屏蔽性能，最高达99.99％,二是可以作为水凝胶的光开关，加速水凝胶的相变速率。循环测试表明，该智能窗口表现出优异的长期稳定性。 钾铯钨青铜(KmCsnWO3)薄膜具有良好的近红外屏蔽性能。当室温下降时，它仍会屏蔽大部分波段的近红外光，使室内温度降低。本研究通过多次自由基聚合以水和甘油为混合溶剂制备出KmCsnWO3/PNIPAM-co-PAM/Gly便携式智能贴膜。智能贴膜的LCST为32.5℃。抗干燥测试表明，在30℃的室温下干燥1day后，其质量为初始质量的50％以上。近红外屏蔽率高达99.99％。循环测试表明，智能贴膜表现出优异的稳定性。
NETL