近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)（哈工大）研究者取得了一項(xiàng)突破性的創(chuàng)新成果，他們成功研究出了一種基於正交氧缺陷氧化鎢（o-WO3-x）薄膜的雙波段電致變色智能窗（DESWs）。這種智慧窗不僅展現(xiàn)了令人矚目的雙波段電致變色（EC）性能，更在熱調(diào)節(jié)和建築節(jié)能方面展現(xiàn)出了巨大的潛力，為綠色建築領(lǐng)域帶來(lái)了全新的可能性。
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雙波段電致變色智慧窗作為一種新興的節(jié)能窗戶技術(shù)，近年來(lái)備受關(guān)注。它能夠根據(jù)實(shí)際需求，智慧地調(diào)整進(jìn)入建築物的可見(jiàn)光與近紅外光的透射比例，進(jìn)而優(yōu)化室內(nèi)光線環(huán)境，提升居住者的視覺(jué)與體感舒適度，並顯著減少建築在照明、供暖、通風(fēng)及空調(diào)系統(tǒng)上的能源消耗。然而，儘管雙波段電致變色智慧窗的未來(lái)發(fā)展前景被廣泛看好，但其深入開發(fā)與商業(yè)化進(jìn)程卻並非一帆風(fēng)順。
在技術(shù)的進(jìn)一步推進(jìn)過(guò)程中，一系列挑戰(zhàn)逐漸浮現(xiàn)。首先，液相合成工藝的複雜性成為制約其規(guī)模化生產(chǎn)的關(guān)鍵因素之一。這不僅增加了生產(chǎn)成本，還限制了生產(chǎn)效率，使得雙波段電致變色智慧窗的普及速度受到阻礙。其次，鋰基電解質(zhì)中晶體材料的動(dòng)力學(xué)回應(yīng)遲緩，影響了智慧窗的回應(yīng)速度與調(diào)節(jié)精度，難以滿足現(xiàn)代建築對(duì)於高效、精準(zhǔn)控制的需求。此外，液態(tài)或凝膠電解質(zhì)潛在的洩漏風(fēng)險(xiǎn)以及不佳的耐候性能，也對(duì)智慧窗的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和安全性構(gòu)成了威脅，進(jìn)一步增加了其商業(yè)化應(yīng)用的難度。
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為了克服這些難題，哈爾濱工業(yè)大學(xué)的研究者採(cǎi)用了電子束蒸發(fā)連續(xù)鍍膜工藝，成功製備出了o-WO3-x基雙波段電致變色智能窗。這種智慧窗不僅具有顯著的雙波段EC響應(yīng)特性，能夠精準(zhǔn)調(diào)控可見(jiàn)光和近紅外光的透過(guò)率，更在熱調(diào)節(jié)和節(jié)能方面表現(xiàn)出色。
o-WO3-x薄膜的獨(dú)特性能是這項(xiàng)技術(shù)的核心所在。它巧妙地將高效的氧缺陷促進(jìn)電荷轉(zhuǎn)移機(jī)制與正交晶型結(jié)構(gòu)提供的穩(wěn)定傳輸路徑相結(jié)合，使得該薄膜在酸性環(huán)境中依然能夠保持卓越的雙波段EC性能。研究表明，這種智慧窗成功實(shí)現(xiàn)了高達(dá)15.6℃的室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)效果，有望顯著提升不同氣候區(qū)域暖通空調(diào)系統(tǒng)的能效。
這一創(chuàng)新成果不僅為雙波段電致變色智慧窗的研發(fā)開闢了新的道路，更為綠色建築和可持續(xù)發(fā)展注入了新的活力。該工作成果以“Advanced Dual-Band Smart Windows: Inorganic All-Solid-State Electrochromic Devices for Selective Visible and Near-Infrared Modulation” 為題發(fā)表在《Advanced Functional Materials》上。
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