江南app官网下载江南app官网下载江南app官网下载建筑物的室内制冷和供暖是当今人类不可缺少的需求。以空调等压缩系统为基础的传统制冷技术能耗高，平均可占建筑总能耗的近40%-50%。人们迫切需要寻找一种环保、低成本、节能的室内热调节替代方案。被动日间辐射冷却（PDRC）是一种最有前途的热调节方法，它可以在不需要外部电源输入和温室气体排放的情况下，通过大气窗口（λ ≈ 8-13 µm）向超冷外层空间辐射热量，并反射波长为0.3-2.5 μm范围内的光。然而，静态的PDRC系统面临着一个关键挑战，即在温度低的冬天依然会实现冷却，由此产生的制热能量将会抵消制冷节省的能源。

　　刺激响应材料被证明在减少能源消耗方面是有效的。二氧化钒（VO2）和聚N -异丙基丙烯酰胺（pNIPAM）水凝胶是两个主要代表。它们分别在~68℃和~32℃发生透明到不透明的转变。然而，固定的临界转变温度（Tc）不能满足不同气候条件下的要求。因此，迫切需要具有可切换Tc的新型热致变色材料。此外，大多数热致变色水凝胶在Tc以上会收缩，在零度以下会冻结，导致性能下降，限制了实际应用。

　　近日，清华大学王朝教授课题组报道了一种热致变色聚合物涂层（TPC），它在炎热天气下具有冷却效果，而在寒冷天气下没有明显的过度冷却效应。它是基于P(VDF-HFP)/离子液体复合材料的热敏相分离行为而设计的。通过简单地调整离子液体的组成，涂层的Tc可以从33°C调节到43°C。氟化聚合物基体和离子液体使涂层在多种恶劣环境（水中、-20℃和70℃）下具有很高的稳定性，离子液体不会泄漏或冻结。由于动态离子偶极相互作用，它还可以自愈，从而延长其使用寿命。

　　如图1所示，TPC中有两种成分，一种是P(VDF-HFP)，另一种是疏水离子液体（IL）。在低温下，IL通过多价离子偶极相互作用均匀分散在P(VDF-HFP)中，因此TPC保持透明状态。太阳光可以很容易地通过，使房间变暖。当温度升高时，离子偶极相互作用减弱，TPC变成不透明，因此太阳光被反射。此外，由于P(VDF-HFP)中不同基团所产生的固有分子振动，TPC在LWIR波长处具有多个激发峰，因此，它可以有效地通过大气窗口辐射热量并产生冷却效果。

　　作者制备了三种类型的离子液体，它们都是由两个醚键连接但烷基侧链长度不同的阳离子组成。SEM和AFM等表征证明IL在高分子基体中均匀分散。这种良好的混合使TPC薄膜在低温下保持透明状态。随着温度的升高，TPC薄膜会从透明变为不透明。通过光学显微镜和AFM观察，在加热过程中，离子液体聚集体的尺寸变大，团簇的大小主要在380-550 nm之间，与可见光的波长匹配良好。通过简单地调整离子液体的组成，就可以实现Tc的调控。高温下离子-偶极相互作用减弱，使得阳离子与CF3偶极之间的作用力不如低温时强，导致离子液体聚集。拉曼光谱发现，TFSI-中N-S键在温度升高时向较低波数偏移，表明N-S键减弱。在该体系中，由离子偶极相互作用引起的聚合物和离子液体之间的定向溶剂化可能是LCST相行为的驱动力。

　　作者对TPC薄膜的力学性能进行了表征。TPC薄膜的最大拉伸强度为0.176 MPa，杨氏模量为0.63 MPa。在0℃~ 70℃的温度范围内，薄膜始终保持固态而非液态。TPC薄膜也具有很好的疏水性，对水、强酸水溶液（pH=1）和强碱（pH=13）环境具有较高的稳定性。与热致变色水凝胶（如pNIPAM）形成鲜明对比。在-20℃和70℃保存后仍能保持其热致变色性能。此外，由于动态多价离子-偶极子相互作用，TPC薄膜还具有自愈特性。

　　作者首先表征了不同厚度的TPC薄膜在太阳和红外波段的光学性能。高温下，膜厚2.24 mm的TPC薄膜太阳透过率为4.46%，反射率为83.39%，在MIR区域的热红外发射率为94.31%。在北京炎热的夏季，白天试验组与对照组的平均温差在5.9℃左右。而冬季的平均温差为-0.3℃左右，在低温下没有明显的冷却效果。TPC薄膜的可逆相变特性使其成为不同季节智能窗应用的理想材料。

　　由于溶液加工方法的可扩展性，TPC薄膜可以大规模生产，涂在建筑物的窗户或天窗上。除了在玻璃上浸涂外，TPC薄膜还可以通过在塑料和木材等各种基材上喷涂来制备。此外，它是可回收的。溶解在丙酮中后再在玻璃基板上浸渍涂覆，可形成新的透明薄膜。这种薄膜经过1000次冷却-加热循环后，膜的尺寸和相变行为都可以维持稳定。

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