科研新闻

工学院杨槐和郭少军课题组在多响应型柔性液晶调光膜领域取得合作研究进展

2017-11-03  563


北京大学工学院杨槐教授和郭少军教授课题组在多响应型柔性液晶调光膜领域取得重要合作研究进展,制备了一种能够高效屏蔽近红外光、同时可见光透过率可通过温度和电场两种方式调控的柔性液晶调光膜。该研究成果发表在Materials Horizons (IF:10.706)上,论文题目为A temperature and electric field-responsive flexible smart film with full broadband optical modulation (http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/mh/c7mh00224f#!divAbstract)。

智能调光膜因其可选择性调控(屏蔽)太阳光的能量而在建筑节能领域具有广泛的应用,但是现有的调光膜材料只能选择性调控(屏蔽)可见光或近红外光,主要原因在于对可见光调控的材料与对近红外光调控的材料之间存在界面不兼容的问题。若能够解决上述两类材料之间的界面兼容性问题,则有望实现调控能力覆盖可见光和近红外光的智能调光膜的制备。

杨槐教授和郭少军教授课题组通过合作研究,通过在非极性的氧化铟锡纳米粒子表面包覆极性的二氧化硅过渡层,实现了氧化铟锡纳米粒子在极性的液晶/丙烯酸酯复合材料体系中的单分散,解决了非极性氧化铟锡纳米粒子与极性液晶/聚合单体体系之间界面不兼容的问题。利用氧化铟锡纳米粒子对近红外光的等离子体共振吸收作用,所制备的薄膜可屏蔽掉95%以上的近红外光;同时,利用具有近晶相~胆甾相相变液晶材料对温度和电场的双重响应特性,实现温度和电场两种方式对薄膜可见光透过率的调节。


图1.纳米粒子改型路线、薄膜处于不同状态时的光谱、薄膜内部高分子结构及薄膜在不同温度与电场作用下的实物照片

此外,在制备薄膜的过程中,利用分步紫外光固化技术,在薄膜内部构筑杨槐教授课题组首创的聚合物分散与稳定液晶共存体系,利用该体系独特的网络结构,在不影响薄膜低温透明态对可见光透过率的同时,赋予了薄膜很好的粘结强度,有利于实现大面积柔性薄膜的辊对辊加工制备,具有很强的实用价值。

论文第一作者是北京大学工学院材料科学与工程系博士生梁霄。本研究工作得到了国家自然科学基金的支持。