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  建筑能耗約占全球能耗的40%，而窗戶是建筑內(nèi)外能量交換的主要通道。利用智能窗戶調(diào)節(jié)建筑能量交換，是實現(xiàn)建筑節(jié)能的重要手段。國內(nèi)外科學(xué)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(nèi)熱能的輻射損失，“冬暖夏涼”，不僅有利于顯著改善建筑內(nèi)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(diào)節(jié)能力不足等問題。因此，研究可自發(fā)調(diào)節(jié)并適應(yīng)復(fù)雜多變氣候的智能窗戶具有非常重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價值。

  中山大學(xué)付俊教授團隊和福州大學(xué)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(diào)節(jié)水凝膠的相轉(zhuǎn)變溫度，實現(xiàn)了不同緯度地區(qū)、不同季節(jié)的室內(nèi)溫度調(diào)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(dāng)溫度升至LCST（約32.5℃）以上時，PNIPAM水凝膠會由透明態(tài)轉(zhuǎn)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(nèi)實現(xiàn)了對LCST的連續(xù)調(diào)控（圖1b）。當(dāng)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(diào)節(jié)能力。

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

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

  該“全氣候型”智能窗戶大大地拓展了應(yīng)用范圍，提升了智能窗戶應(yīng)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(xué)“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(xué)會學(xué)術(shù)期刊J Mater Chem B和Materials Advances編委。博士畢業(yè)于中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所高分子物理與化學(xué)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(xué)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(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，任教授，博導(dǎo)。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(shè)備、水凝膠組織工程材料、生物3D打印等方面的基礎(chǔ)研究與應(yīng)用技術(shù)開發(fā)。

  相關(guān)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(quán)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(xué)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(qū)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(xué)子報考本團隊碩士、博士研究生。課題組主頁：

https://mse.sysu.edu.cn/teacher/98

http://m.jrdgc.com/ss/fujun/index.html

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