一种可自适应光照强度的智能窗箔及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种可自适应光照强度的智能窗箔及其制备方法和应用，包括载体、光致变色无机纳米粒子，也可包括催化剂，光致变色无机纳米粒子吸收太阳光后从氧化态转换为还原态以使智能窗箔的颜色自适应太阳光强度由浅变深，光致变色无机纳米粒子在无法吸收太阳光时从还原态转换为为氧化态以使智能窗箔的颜色自适应太阳光强度由深变浅直至达到无色状态；催化剂影响智能窗箔对光照的自适应性的敏感程度。本发明专利技术通过涂布的方法制备，适合大面积生产，本发明专利技术在无色的氧化态和着色的还原态都是透明的，可贴在已有的窗玻璃上，无需更换现有的窗户，使用方便，具有柔性，自支撑，成本较低，无散射，更节能环保等优点，应用前景广泛。应用前景广泛。应用前景广泛。

【技术实现步骤摘要】
一种可自适应光照强度的智能窗箔及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及层状产品
，具体涉及一种可自适应光照强度的智能窗箔及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着环保和节能日益受到重视，能源合理利用的呼声越来越大，同时节能产品的研制和开发取得较大进展。在这种背景下，80年代前期C.M.Lampert和C.G.Granqvist等人首先提出将电致变色材料应用于建筑物、汽车、飞机等的节能采光系统中，形成能动态调节太阳辐射能透过率的"智能窗"(Smartwindow)。近年来，智能窗的研究及应用一直是研究的热点。
[0003]目前基于三氧化钨或聚合物分散液晶的电致变色智能窗得到广泛应用，但是其器件结构复杂，生产成本较高，而且需要复杂的电路装置，需要额外的能源消耗，同时会造成一定的安全隐患。
[0004]因此基于环境的温度或者光强改变而调控其透过率的被动式热致变色或者光致变色智能窗得到广泛关注。光致变色智能窗目前主要基于有机光致变色染料，其存在稳定性差和耐疲劳性差的问题。而光致变色的无机纳米粒子则表现出很好的稳定性和耐疲劳性。在无机光致变色材料中最具代表性的是三氧化钨。然而无机光致变色智能窗的制备方法需要高温烧结工艺限制其在刚性基材使用，或者是需要昂贵的高真空磁控溅射设备在柔性基材上，增加制造成本，或是智能窗的使用需要更换原来已有的普通窗户，操作复杂且成本较高等，严重阻碍智能窗材料的发展。除此之外，光致变色的智能窗在不同透过率之间的切换速率较慢也是亟待解决的问题。
[0005]因此，开发一种基于无机光致变色纳米粒子的可自适应光照强度的智能窗箔，以克服上述问题，便显得十分重要。

技术实现思路

[0006]本专利技术是为了解决光致变色的成本和效率问题，提供一种可自适应光照强度的智能窗箔及其制备方法和应用，在使用该智能窗箔时，无需更换原有窗户，直接贴附于普通窗户表面使用即可，操作更加简便，无外加能量消耗，且具有柔性、可自支撑，成本低，无散射等特点；该制备方法工艺简单，省去了传统制备工艺中采用高温烧结或高真空磁控溅射等方式，拓宽了使用范围，降低了制造成本；可自适应光照强度的智能窗箔在调节太阳光透过率方面的应用。
[0007]本专利技术提供一种可自适应光照强度的智能窗箔，包括载体和光致变色无机纳米粒子；
[0008]载体用于使光致变色无机纳米粒子均匀分布；
[0009]光致变色无机纳米粒子具有氧化态和还原态，氧化态为无色状态，还原态为着色状态，光致变色无机纳米粒子用于吸收太阳光后从氧化态转换为还原态以使智能窗箔的颜
色自适应太阳光强度由浅变深，光致变色无机纳米粒子用于在无法吸收太阳光时从还原态转换为为氧化态以使智能窗箔的颜色自适应太阳光强度由深变浅直至达到无色状态。
[0010]本专利技术所述的一种可自适应光照强度的智能窗箔，作为优选方式，智能窗箔的组分还包括催化剂，催化剂用于调节光致变色无机纳米粒子从还原态转换为氧化态的转换速率。
[0011]本专利技术所述的一种可自适应光照强度的智能窗箔，作为优选方式，光致变色无机纳米粒子为宽带隙半导体材料；
[0012]光致变色无机纳米粒子为以下任意一种：二氧化钛，三氧化钨和三氧化钼；
[0013]载体的材料为聚合物，聚合物为无色透明状；
[0014]智能窗箔为透明的片状结构。
[0015]本专利技术所述的一种可自适应光照强度的智能窗箔，作为优选方式，光致变色无机纳米粒子的粒径为2～10nm，光致变色无机纳米粒子与聚合物的重量比为5～10％，光致变色无机纳米粒子的光吸收波段为250～400nm；
[0016]载体为以下任意一种：聚甲基丙烯酸甲酯，聚碳酸酯和聚苯乙烯；
[0017]智能窗箔的厚度为20～60μm。
[0018]本专利技术所述的一种可自适应光照强度的智能窗箔，作为优选方式，催化剂为以下任意一种：铂，氯化铜和氯化铬，催化剂与光致变色无机纳米粒子的重量比为0～10％。
[0019]本专利技术提供一种可自适应光照强度的智能窗箔的制备方法，包括以下步骤：
[0020]S1、制备溶胶：将光致变色无机纳米粒子的前驱体溶解于第一溶剂中，搅拌后得到溶胶；
[0021]S2、制备固溶胶：将溶胶加入到含有聚合物的第二溶剂中，光致变色无机纳米粒子在第一溶剂中的溶解度大于在聚合物中的溶解度，通过溶液过饱和的方法使光致变色无机纳米粒子分散在聚合物中得到固溶胶；
[0022]S3、制备智能窗箔：使用涂布的方法将固溶胶液均匀地涂抹在玻璃基底上，烘干、脱模后得到可自适应光照强度的智能窗箔。
[0023]本专利技术所述的一种可自适应光照强度的智能窗箔的制备方法，作为优选方式，步骤S1中，第一溶剂为N,N
‑
二甲基甲酰胺，光致变色无机纳米粒子在溶胶中的浓度为0.1～0.3g/mL，搅拌时间为1～3h；
[0024]步骤S2中，第二溶剂为二氯乙烷，聚合物在第二溶剂中的浓度为：0.2～0.6g/mL；
[0025]步骤S3中，烘干的温度为40～70℃，烘干的时间为1～4h。
[0026]本专利技术所述的一种可自适应光照强度的智能窗箔的制备方法，作为优选方式，包括以下步骤：
[0027]S1、制备溶胶：将光致变色无机纳米粒子的前驱体和催化剂溶解于第一溶剂中，搅拌后得到溶胶；
[0028]S2、制备固溶胶：将溶胶加入到含有聚合物的第二溶剂中，光致变色无机纳米粒子在第一溶剂中的溶解度大于在聚合物中的溶解度，通过溶液过饱和的方法使光致变色无机纳米粒子分散在聚合物中得到固溶胶；
[0029]S3、制备智能窗箔：使用涂布的方法将固溶胶液均匀地涂抹在玻璃基底上，烘干、脱模后得到可自适应光照强度的智能窗箔。
[0030]本专利技术所述的一种可自适应光照强度的智能窗箔的制备方法，作为优选方式，第一溶剂为N,N
‑
二甲基甲酰胺，光致变色无机纳米粒子在溶胶中的浓度为0.1～0.3g/mL，催化剂在溶胶中的浓度为0.02～0.03g/mL，搅拌时间为1～3h；
[0031]步骤S2中，第二溶剂为二氯乙烷，聚合物在第二溶剂中的浓度为：0.2～0.6g/mL；
[0032]步骤S3中，烘干的温度为40～70℃，烘干的时间为1～4h。
[0033]本专利技术一种可自适应光照强度的智能窗箔的应用，智能窗箔用于调节太阳光的透过率。
[0034]本专利技术一种可自适应光照强度的智能窗箔，包括聚合物，光致变色无机纳米粒子和催化剂；
[0035]聚合物包括但不限于无色透明的聚甲基丙烯酸甲酯，聚碳酸酯，聚苯乙烯等；
[0036]优选地，聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯；
[0037]光致变色无机纳米粒子包括但不限于二氧化钛，三氧化钨，三氧化钼等；
[0038]优选地，光致变色无机纳米粒子为三氧化钨；
[0039]催化剂包括但不限于铂，氯化铜，氯化铬等；
[0040]优选地，催化剂为氯化铜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可自适应光照强度的智能窗箔，其特征在于：包括载体和光致变色无机纳米粒子；所述载体用于使所述光致变色无机纳米粒子均匀分布；所述光致变色无机纳米粒子具有氧化态和还原态，所述氧化态为无色状态，所述还原态为着色状态，所述光致变色无机纳米粒子用于吸收太阳光后从所述氧化态转换为所述还原态以使智能窗箔的颜色自适应太阳光强度由浅变深，所述光致变色无机纳米粒子用于在无法吸收太阳光时从所述还原态转换为为所述氧化态以使所述智能窗箔的颜色自适应太阳光强度由深变浅直至达到无色状态。2.根据权利要求1所述的一种可自适应光照强度的智能窗箔，其特征在于：所述智能窗箔的组分还包括催化剂，所述催化剂用于调节所述光致变色无机纳米粒子从所述还原态转换为所述氧化态的转换速率。3.根据权利要求1所述的一种可自适应光照强度的智能窗箔，其特征在于：所述光致变色无机纳米粒子为宽带隙半导体材料；所述光致变色无机纳米粒子为以下任意一种：二氧化钛，三氧化钨和三氧化钼；所述载体的材料为聚合物，所述聚合物为无色透明状；所述智能窗箔为透明的片状结构。4.根据权利要求1所述的一种可自适应光照强度的智能窗箔，其特征在于：所述光致变色无机纳米粒子的粒径为2～10nm，所述光致变色无机纳米粒子与所述聚合物的重量比为5～10％，所述光致变色无机纳米粒子的光吸收波段为250～400nm；所述载体为以下任意一种：聚甲基丙烯酸甲酯，聚碳酸酯和聚苯乙烯；所述智能窗箔的厚度为20～60μm。5.根据权利要求2所述的一种可自适应光照强度的智能窗箔，其特征在于：所述催化剂为以下任意一种：铂，氯化铜和氯化铬，所述催化剂与所述光致变色无机纳米粒子的重量比为0～10％。6.根据权利要求1、3～4任意一项所述的一种可自适应光照强度的智能窗箔的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、制备溶胶：将所述光致变色无机纳米粒子的前驱体溶解于第一溶剂中，搅拌后得到溶胶；S2、制备固溶胶：将所述溶胶加入到含有聚合物的第二溶剂中，所述光致变色无机纳米粒子在所述第一溶剂中的溶解度大于在所述聚合物中的溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：王京霞，孟维豪，高颖韬，江雷，
申请(专利权)人：北京仿生界面科学未来技术研究院，
类型：发明
国别省市：