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  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(guān)鍵課題。尤其在封閉空間內(nèi)，高溫環(huán)境不僅導(dǎo)致能源消耗顯著上升，還嚴(yán)重威脅人身安全。因此，開發(fā)無需外部能源驅(qū)動的被動冷卻材料，對推動能源可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

圖1. 基于HPC的熱致變色水凝膠材料構(gòu)建與汽車智能窗膜應(yīng)用示意圖

材料設(shè)計思路與變色機制

  該水凝膠材料以天然環(huán)保的HPC為溫敏基體，結(jié)合聚丙烯酰胺（PAAM）構(gòu)建雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，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(diào)控分子間氫鍵網(wǎng)絡(luò)，可實現(xiàn)15°C–42°C范圍內(nèi)的變色轉(zhuǎn)變溫度調(diào)控，滿足多種環(huán)境下的使用需求。

  當(dāng)環(huán)境溫度升高時，HPC鏈段疏水性增強、聚集體形成，產(chǎn)生強烈光散射，材料呈不透明狀態(tài)；溫度降低后，鏈段重新溶脹分散，材料恢復(fù)透明，從而實現(xiàn)可逆熱致變色行為。

圖2. 水凝膠窗膜熱響應(yīng)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(diào)控與結(jié)構(gòu)優(yōu)化，實現(xiàn)了水凝膠材料在室溫條件下的高效熱致變色與光學(xué)響應(yīng)，賦予其優(yōu)異的被動熱調(diào)控能力。材料具備制備簡便、成本低廉、可規(guī)模化量產(chǎn)等優(yōu)勢，在車載智能窗膜、綠色建筑、溫室覆蓋等場景具備廣泛應(yīng)用潛力。

  原文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202420946