KAUST甘巧強教授團隊 AFM：熱致變色水凝膠實現智能窗膜 - 車輛降溫10°C，無需額外能耗
2025-03-25 來源：高分子科技
隨著全球氣候變暖與能源消耗問題的加劇，提升建筑與交通工具的能效成為亟需解決的關鍵課題。尤其在封閉空間內，高溫環境不僅導致能源消耗顯著上升，還嚴重威脅人身安全。因此，開發無需外部能源驅動的被動冷卻材料，對推動能源可持續發展具有重要意義。
圖1. 基于HPC的熱致變色水凝膠材料構建與汽車智能窗膜應用示意圖
材料設計思路與變色機制
該水凝膠材料以天然環保的HPC為溫敏基體，結合聚丙烯酰胺（PAAM）構建雙網絡結構，顯著提升了材料的機械強度與保水性能。通過引入氯化鈣（CaCl?）調控分子間氫鍵網絡，可實現15°C–42°C范圍內的變色轉變溫度調控，滿足多種環境下的使用需求。
當環境溫度升高時，HPC鏈段疏水性增強、聚集體形成，產生強烈光散射，材料呈不透明狀態；溫度降低后，鏈段重新溶脹分散，材料恢復透明，從而實現可逆熱致變色行為。
圖2. 水凝膠窗膜熱響應性能及實測降溫效果
實用降溫效果驗證
圖3. 熱致變色水凝膠窗膜在實際車載降溫中的性能驗證
該研究通過分子間作用調控與結構優化，實現了水凝膠材料在室溫條件下的高效熱致變色與光學響應，賦予其優異的被動熱調控能力。材料具備制備簡便、成本低廉、可規模化量產等優勢，在車載智能窗膜、綠色建筑、溫室覆蓋等場景具備廣泛應用潛力。
原文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202420946
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（責任編輯：xu）
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