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  建筑能耗約占全球能耗的40%，而窗戶是建筑內外能量交換的主要通道。利用智能窗戶調節(jié)建筑能量交換，是實現(xiàn)建筑節(jié)能的重要手段。國內外科學家們已經(jīng)開發(fā)了各種智能窗戶，如：熱致變色型水凝膠智能窗戶（Joule, 2019, 3, 290-302），電致變色型鈣鈦礦智能窗戶（Nat. Commun. 2021, 12, 3360），輻射制冷型二氧化釩智能窗戶（Science, 2021, 374, 1501-1504）等。研究和開發(fā)“全氣候”型智能窗戶，既能在夏季阻隔過多的陽光直射，又能在冬季降低室內熱能的輻射損失，“冬暖夏涼”，不僅有利于顯著改善建筑內的舒適性，更有利于節(jié)約能源，促進低碳經(jīng)濟發(fā)展。然而，大多數(shù)智能窗戶仍受制于需要供能、工作溫度適用范圍窄、光調節(jié)能力不足等問題。因此，研究可自發(fā)調節(jié)并適應復雜多變氣候的智能窗戶具有非常重要的科學意義和應用價值。

  中山大學付俊教授團隊和福州大學江獻財副教授團隊合作開發(fā)了一種能夠滿足不同氣候條件需要的熱致變色水凝膠智能窗戶，通過連續(xù)調節(jié)水凝膠的相轉變溫度，實現(xiàn)了不同緯度地區(qū)、不同季節(jié)的室內溫度調節(jié)。聚N-異丙基丙烯酰胺（PNIPAM）是著名的LCST（低臨界共溶溫度）型聚合物。當溫度升至LCST（約32.5℃）以上時，PNIPAM水凝膠會由透明態(tài)轉變?yōu)椴煌该鲬B(tài)。利用這一特性，研究團隊通過引入親水性單體N, N二甲基丙烯酰胺（DMAA），與NIPAM共聚（圖1a），在32.5 °C-43.5 °C范圍內實現(xiàn)了對LCST的連續(xù)調控（圖1b）。當溫度低于其LCST時，P(NIPAM-DMAA)共聚物水凝膠透明度極高，全波段的光透過率大于91.30%（圖1c），在LCST以上溫度則不透明（圖1d）。

圖2 凝膠基智能窗戶的太陽光調節(jié)能力。

圖3 凝膠基智能窗戶用于多地跨季節(jié)溫度調節(jié)和建筑節(jié)能。

圖4 復合圖案的凝膠基智能窗同時實現(xiàn)窗戶可視化和光調節(jié)。

  該“全氣候型”智能窗戶大大地拓展了應用范圍，提升了智能窗戶應用于建筑節(jié)能的能力，為開發(fā)新一代智能窗戶提供了新的思路，對于低碳經(jīng)濟發(fā)展具有重要的意義。

  全文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202211716

付俊教授簡介

  中科院“百人計劃”、中山大學“百人計劃”、浙江省杰出青年基金入選者。Wiley出版社J Polym Sci編輯，英國皇家學會學術期刊J Mater Chem B和Materials Advances編委。博士畢業(yè)于中國科學院長春應用化學研究所高分子物理與化學國家重點實驗室。先后在德國馬普高分子研究所、美國哈佛醫(yī)學院附屬麻省總醫(yī)院、中科院寧波材料所工作。2019年加入中山大學材料科學與工程學院，任教授，博導。主要從事高性能與智能仿生柔性材料、柔性傳感與可穿戴設備、水凝膠組織工程材料、生物3D打印等方面的基礎研究與應用技術開發(fā)。

  相關成果已在Adv Mater, Adv Funct Mater, Chem Eng J, Mater Horiz, Chem Mater, ACS Appl Mater Interfaces, Chem Commun, ACS Macro Lett, Macromolecules等高水平期刊發(fā)表論文140多篇，出版英文專著1部，全部論文累計被引用7700余次，H指數(shù)47，授權美國發(fā)明專利1項，中國發(fā)明專利20多項。獲英國皇家化學會2020年Materials Horizons Outstanding Paper Award等獎項。

  本團隊常年招聘高分子、生物材料、水凝膠、柔性傳感、柔性驅動等方向的副教授、助理教授、研究助理教授、研究副教授、科研博士后等。歡迎青年學子報考本團隊碩士、博士研究生。課題組主頁：

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