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西安交大科研团队开发出具有高应变灵敏度的剪切响应柔性智能窗光学薄膜
2021-06-30 10:26
西安交通大学
作者:

  透光率可调的智能光学材料因其在光开关、智能窗、信息加密等领域的巨大应用潜力引起人们的广泛关注。然而,传统基于液晶、电/热/光致变色的智能窗材料因制备工艺较复杂,成本高,性能稳定性不足等原因,在实际生产和应用中受到极大限制。利用机械力驱动实现智能窗材料透光率的调控被证明是一种低成本、稳定、节能的智能窗实现策略。然而,目前机械力驱动的智能窗通常都需要较大的拉伸应变(通常>30%)才能实现光学透明/不透明状态的开关,这给实际应用带来很大不便,也容易造成基体材料疲劳损伤。因此,如何通过小应变来实现透光率的调控是此类智能窗材料需要解决的重要课题。

  针对这一问题,西安交通大学研究人员借鉴“百叶窗”原理,巧妙地将磁性Fe3O4@SiO2纳米链在磁场辅助作用下垂直嵌埋于聚丙烯酰胺透明弹性聚合物基体中,成功构建了具有高应变灵敏度的剪切响应柔性智能窗光学薄膜。研究发现,膜厚为3 mm时,较小的剪切位移(1.5 mm)可使透光率在65%~10%之间可逆调控。光开关所需要的剪切位移只取决于膜的厚度而与面积无关,这使得该技术在实际应用中显示出了巨大的优势。同时,膜内纳米链的定向分布使得智能窗薄膜的透光性具有角度依赖的特征。这种新型智能窗光学薄膜因其新颖的调谐调制、高剪切应变灵敏度和光学角度依赖性,在智能窗口、光开关、信息加密、防偷窥等领域具有广阔的应用前景。

  该研究工作近期以“Highly Sensitive Mechanoresponsive Smart Windows Driven by Shear Strain”为题发表在《先进功能材料》上,目前已被网易、搜狐、百度新闻、知乎等网站媒体转载报道。西安交通大学物理学院博士生李佳宁为论文第一作者,卢学刚副教授、张垠副教授和杨森教授为论文通讯作者,研究获得了国家自然科学基金和陕西省重点科技创新团队的支持。

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