这种材料可以让用户 "调整 "窗户，阻挡特定波长的光线
发布时间：2023-09-22 10:11:34 阅读数： 85
Credit: ACS Photonics (2023). DOI: 10.1021/acsphotonics.3c00921
研究人员展示了一种用于下一代动态窗户的材料，这种材料可以让建筑使用者在三种模式之间切换窗户：透明或 "正常 "窗户；阻挡红外线的窗户，有助于保持建筑凉爽；以及在保持视野的同时控制眩光的有色窗户。
基于电致变色技术的动态玻璃窗--即在电刺激下其不透明度会发生变化--并不是一个新概念。但迄今为止，大多数动态视窗要么是透明的，要么是深色的。
"北卡罗来纳州立大学材料科学与工程系杰克-胡克斯（Jake and Jennifer Hooks）杰出学者、论文共同通讯作者维罗妮卡-奥古斯汀（Veronica Augustyn）说："我们的工作表明，还有更多的选择。"具体来说，我们已经证明，在让光线穿过窗户的同时，还能帮助建筑物保持凉爽，从而提高能效。
这篇题为 "含水氧化钨中的双波段电致变色 "的论文发表在《ACS Photonics》杂志上。
让窗户材料更具活力的关键在于水。
具体来说，研究人员发现，当水与氧化钨晶体结构结合形成氧化钨水合物时，材料会表现出一种以前未知的行为。
长期以来，氧化钨一直被用于动态窗口。这是因为氧化钨通常是透明的。但当你施加电信号并向材料中注入锂离子和电子时，材料就会变暗并阻挡光线。
研究人员现在已经证明，将锂离子和电子注入一种名为氧化钨水合物的相关材料中，可以有效调节被阻挡的光波长。将锂离子和电子注入水合物材料后，它首先会过渡到 "热阻挡 "阶段，允许可见光波长通过，但会阻挡红外线。如果注入更多的锂离子和电子，材料就会过渡到暗相，同时阻挡可见光和红外光。
"结晶结构中水的存在使结构密度降低，因此当向材料中注入锂离子和电子时，结构更不易变形，"论文第一作者、北卡罗来纳州立大学博士后研究员 Jenelle Fortunato 说。
"我们的假设是，由于氧化钨水合物在变形之前能比普通氧化钨容纳更多的锂离子，因此会产生两种模式。一种是'冷'模式--锂离子和电子的注入会影响光学特性，但结构变化尚未发生--它会吸收红外线。然后，在结构发生变化后，会出现一种'暗'模式，同时阻挡可见光和红外线"。
"论文的共同通讯作者、欧内斯特-科克雷尔大学工程系 1 号讲座教授迪莉娅-米利隆（Delia Milliron）说："在一种已经为智能窗户界所熟知的材料中发现双波段（红外线和可见光）光控制，可能会加速具有增强功能的商业产品的开发。论文共同通讯作者、德克萨斯大学奥斯汀分校工程系 Ernest Cockrell 讲座教授 Delia Milliron 说。
"更广泛地说，结构水在产生独特电化学特性方面的意外作用可能会激励智能窗户开发人员以外的研究界，从而带来能源存储和转换材料方面的创新。
参考资料
Jenelle Fortunato et al, Dual-Band Electrochromism in Hydrous Tungsten Oxide, ACS Photonics (2023). DOI: 10.1021/acsphotonics.3c00921
