[發明專利]一種可通過電致熱調控透光性的氣凝膠復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110674220.2
• 申請日: 2021-06-17
• 公開（公告）號: CN113406816B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 張晚林;李文靜;劉圓圓;張貝貝;雷朝帥;楊潔穎;趙英民;張昊
• 申請（專利權）人: 航天特種材料及工藝技術研究所
• 主分類號: G02F1/01
• 分類號: G02F1/01;B01J13/00;C01B33/158
• 代理公司: 北京格允知識產權代理有限公司 11609
• 代理人: 劉曉

本發明涉及一種可通過電致熱調控透光性的氣凝膠復合材料及其制備方法和應用。所述方法為：在ITO導電薄膜上旋涂PDMS?石蠟透明調節薄層；對透明調節/導電雙層薄膜進行原子層沉積得到非晶阻隔層；分別對阻隔/透明調節/導電三層薄膜和透明氣凝膠進行表面等離子體處理使表面富含羥基；對表面富含羥基的三層薄膜和表面富含羥基的透明氣凝膠進行熱壓處理得到可通過電致熱調控透光性的氣凝膠復合材料。本發明制得的所述氣凝膠復合材料的透光性調控是基于施加電壓產生熱量使石蠟發生相變實現的，可通過電致熱調控的方式進行主動、快速、靈敏、安全、高效、長期地調控，在智能家居、綠色建筑、節能環保、商業展示、航空航天等領域有著廣泛應用。

技術領域

本發明屬于納米多孔材料和光調控技術領域，尤其涉及一種可通過電致熱調控透光性的氣凝膠復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

氣凝膠，是一種具有三維納米多孔網絡結構的材料。透明氣凝膠，由于其特殊的光學透光性能，使得其作為一類重要的功能化氣凝膠而引起了研究者的廣泛關注。根據成分的不同，透明氣凝膠主要包括二氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦等在內的無機氧化物透明氣凝膠和聚酰亞胺、殼聚糖、納米纖維素、三聚氰胺-甲醛等在內的有機透明氣凝膠，這其中由于二氧化硅氣凝膠的制備工藝比較成熟，使得透明二氧化硅氣凝膠及其制備方法研究更加充分，但同時其它類型的透明氣凝膠也逐漸涌現出來。透明氣凝膠具有高透光、輕質、高隔熱等顯著特點，當其作為采光玻璃用于建筑物的門窗、屋頂、幕墻等處時，比常規玻璃具有減輕建筑物重量、保溫隔熱、節能環保等突出優勢。鑒于此，已有眾多的發明專利報道了多種多樣的透明氣凝膠及其氣凝膠玻璃的制備，例如中國專利申請CN101468798A、CN105271263A、CN108328621A、CN108623175A、CN105179879A、CN109989681A?等。

然而，目前制備的玻璃用透明氣凝膠其透光性是固定的，無法根據個人需求、應用場景進行透明和不透明的切換，在不需要采光時，必須依靠窗簾或者百葉窗等進行遮光處理。在未來智能家居領域，氣凝膠門窗、穹頂、幕墻玻璃，確保建筑物優異的保溫隔熱效果的前提下，在白天工作的情況下需要有極佳的采光效果，而在晚上休息的時候則需要優異的遮光效果，因而需要開發出新一代可調光性智能氣凝膠及其玻璃，滿足高端建筑玻璃、汽車玻璃、航空玻璃、顯示玻璃等場景對透明可調光學功能的需求。

中國專利申請CN109126643A報道了一種自調光型透明復合氣凝膠材料，夾在兩層二氧化硅氣凝膠膠層之間的由VO₂納米粒子構成的光致變色層，VO₂是典型的熱致變色材料，相變時，由低溫單斜金紅石結構變為高溫四方金紅石結構，在紅外光區域的光學透射性能發生開-關可逆性轉變。但是，該專利申請中的這種自調光型透明復合氣凝膠材料具有以下明顯缺點，首先，對光的透射率的變化是在紅外波段，不能滿足實際生活中需要在可見光波段下透光性發生變化的需求；其次，在低溫下透明、在高溫下不透明的趨勢，與日常生活中白天(高溫下)需要透光、夜晚(低溫下)需要遮光的實際需求完全相反；再次，其透明/不透明的切換是依賴于環境溫度變化而發生的，是一種被動的、低響應速度的、低靈敏度的方式，無法及時根據用戶反饋而快速調整透光性；最后，這種策略不具備通用性，無法用于除了二氧化硅氣凝膠之外的其它多種多樣的透明氣凝膠材料體系。

因此，亟需開發出一種針對透明氣凝膠的通用透光性調控方法，使得制備出的智能氣凝膠材料能主動、快速、高靈敏度、可逆地調節其在可見光波段下的透光性，在建筑、信息、電子、能源以及國防等方面都有廣泛的用途。

發明內容