近日，我校材料科学与工程学院以第一单位在中科院一区Top期刊Nano Energy（IF 17.6）发表题为“Zwitterionic hydrogel smart windows: radiative cooling, privacy protection and energy savings”的研究论文，文章网址：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2024.109386。第一作者为我校新能源材料科研团队陈继伟博士，武汉理工大学李刚博士，南京工业大学蒋腾耀副教授为共同第一作者，江南大学、新加坡南洋理工大学、浙江大学、香港中文大学为合作单位。
当前建筑领域能耗约占全球总能耗40%，而其中供暖、通风和空调系统（HVAC）占其中的一半。窗户作为建筑围护结构中能量效率最低的部分，提高窗户的节能效率有利于降低建筑材料的能耗。因此，构建节能窗户成为当前节能建筑领域研究的一个热点。通常，研究人员采用光、电、热致变色材料在高温下降低光线透过率而在低温下保持透明的方式提高窗户的能量效率。而这不仅限制了住户在白天观察风景，还不具备夜晚保护住户隐私的功能。
该研究采用具有最高互溶温度（UCST）功能（聚（磺酸甜菜碱-甲基丙烯酸）水凝胶）的材料作为光调节剂，结合利用具有高比热容的水、300-2500 nm光区高透过率的聚乙烯板和低辐射银纳米线层，构建了一款具有白天透明、夜晚不透明，全天候辐射制冷的智能窗。该智能窗可以在白天提供~40%的可见光透过率并限制近红外光的透过，而在夜晚保持几乎完全不透明的状态，不仅可以在白天为住户提供一定的视觉舒适度和适当亮度，还可以在夜晚保护住户的隐私，而且该智能窗外表面的高辐射和内表面的低辐射结合可以为室内提供全天候的节能效果，通过模拟计算，在热带地区与商业Low-E玻璃相比可以实现高达30.7%的节能效果。此外，通过改变水凝胶中单体的比例，还可以调节水凝胶相变温度在15-43 ℃区间变化，实现智能窗不同气候和地区的量身定制。
（图文/陈继伟 审稿人/一审：王海镔 二审：朱科 三审：罗建新)
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