通風(fēng)前來體驗、空調(diào)、照明確定性、供暖等能耗占建筑總能耗的40%以上更加廣闊，同時溫室氣體排放和全球人口持續(xù)增加，極大加劇了全球氣候變暖講故事。因此非常完善，基于外界環(huán)境條件調(diào)節(jié)太陽輻射的智能窗受到了極大的關(guān)注。該智能窗可通過感知外部刺激(如光全面革新、熱作用、電等)而產(chǎn)生相應(yīng)的光學(xué)性質(zhì)變化，從而選擇性地吸收或反射太陽輻射行業分類，達到改善室內(nèi)光強發揮重要作用、溫度的目的。根據(jù)制備材料常分為熱致變色智能窗數據顯示、光致變色智能窗高質量、機械致變色智能窗以及電致變色智能窗。其中更多的合作機會，熱致變色智能窗因其對天氣和溫度的適應(yīng)性響應(yīng)而得到廣泛的研究延伸。

近年來，熱響應(yīng)水凝膠在超過低臨界溶解溫度(LCST)時服務好，可快速完成從透明狀態(tài)到不透明狀態(tài)的可逆轉(zhuǎn)變新趨勢，可作為一種新型熱致變色智能窗的材料。熱響應(yīng)水凝膠智能窗可以在無需額外能量輸入的情況下共謀發展，最大限度地利用太陽光的熱量學習，對能耗的降低具有重要作用。聚(N-異丙基丙烯酰胺）(PNIPAM) 是最.常用的熱響應(yīng)材料聽得懂，其LCST大約是32℃應用優勢。PNIPAM水凝膠在可逆相變過程中表現(xiàn)出高太陽光調(diào)制能力，而且在室溫下具有高透光率全方位，可以保證良好的室內(nèi)能見度高效節能。然而，純PNIPAM水凝膠柔韌性較差大局，難以通過傳統(tǒng)的制備技術(shù)制造復(fù)雜的結(jié)構(gòu)新創新即將到來。因此，需要開發(fā)一種具有良好的機械性能有序推進、高太陽光調(diào)制能力以及高透光率的新型水凝膠用于智能窗的制備設施。

3D打印技術(shù)作為一種新型的材料加工技術(shù)，因其設(shè)計靈活堅定不移、成本低組合運用、加工效率高等優(yōu)點，已經(jīng)應(yīng)用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)水凝膠的加工制備指導。然而競爭力，受限于刺激響應(yīng)型單體，通過3D打印技術(shù)制備高分辨率結(jié)構(gòu)的水凝膠智能窗仍極.具挑戰(zhàn)性進一步完善。

近日集聚，湖南大學(xué)王兆龍課題組開發(fā)了一種新型的熱響應(yīng)3D打印水凝膠用于智能窗的設(shè)計，基于面投影微立體光刻(PμSL) 3D打印技術(shù)調整推進，水凝膠結(jié)構(gòu)的分辨率高達40μm狀況。研究者基于N-異丙基丙烯酰胺(NIPAM)與親水性的4-丙烯酰嗎啉(ACMO)乙烯基單體的共聚反應(yīng)制備了熱響應(yīng)水凝膠。該水凝膠響應(yīng)機理是通過可逆親水/疏水相變反應(yīng)調(diào)節(jié)NIPAM-ACMO共聚物對光的散射行為：當(dāng)溫度低于LCST時機製，NIPAM-ACMO共聚物同水之間形成分子間氫鍵全過程，入射光可以透過；一旦溫度超過LCST參與水平，疏水締合物主導(dǎo)太陽光的傳輸大型，導(dǎo)致入射光發(fā)生散射服務效率，水凝膠由透明狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌该鳡顟B(tài)，阻擋太陽光的照射(圖1)重要意義。采用PμSL (nanoArch S140, 摩方精密)在玻璃襯底上打印水凝膠圖案統籌發展，最高分辨率可達40μm。水凝膠圖案在20℃是透明的體系；然而生產製造，當(dāng)溫度升高至40℃時，圖案化的水凝膠選擇性地由透明狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌该鳡顟B(tài)(圖2)攜手共進。而且共同，3D打印水凝膠從透明狀態(tài)到不透明狀態(tài)的轉(zhuǎn)變是可逆的。

圖1.a：熱響應(yīng)水凝膠設(shè)計的光學(xué)透明-不透明可切換窗口刺激響應(yīng)變化的示意圖

圖2.基于PμSL3D打印技術(shù)制備的水凝膠圖案經過。a：光固化樹脂的組成成分簡單化；b：打印水凝膠的拉曼光譜；c：PμSL 3D打印技術(shù)原理示意圖解決方案；d：3D打印高分辨率水凝膠圖案優勢，標(biāo)尺是100μm；e：圖案化水凝膠選擇性透明-不透明轉(zhuǎn)變的圖片增產，標(biāo)尺是5mm

圖3. 柔性熱響應(yīng)水凝膠器件的性能便利性。a：透明水凝膠承受變形的照片(20℃)，比例尺是10mm行動力；b：不透明水凝膠承受變形的照片(40℃)提供有力支撐，比例尺是10mm；c：不同ACMO質(zhì)量含量的水凝膠應(yīng)力-應(yīng)變曲線保供；d：不同PEDGA質(zhì)量含量的水凝膠應(yīng)力-應(yīng)變曲線自行開發；e：不同溫度下的水凝膠應(yīng)力-應(yīng)變曲線；f：PDMS襯底上水凝膠的透射光譜責任；g：PC襯底上水凝膠的透射光譜應用情況；h：水凝膠智能窗與已有文獻報道的性能比較

同純PNIPAM水凝膠智能窗相比，熱響應(yīng)ACMO單體賦予新型水凝膠極.好的柔韌性和超高的拉伸性組建。其可以承受很大的變形表現，例如彎曲、拉伸深刻變革、扭轉(zhuǎn)結論；單軸拉伸試驗表明水凝膠拉伸性能最大值為1500%。采用3D打印水凝膠制作的柔性熱響應(yīng)智能窗表現(xiàn)出優(yōu)異的太陽光調(diào)制能力搖籃。智能窗在20℃是*透明的技術，透光率(Tlum )高達85.847%；當(dāng)環(huán)境溫度超過LCST時，智能窗能通過超快的透明狀態(tài)-不透明狀態(tài)的轉(zhuǎn)變調(diào)節(jié)太陽光的傳輸相對較高，太陽光調(diào)制率(?Tsol)高達79.332%資源配置。相比于其他文獻報道的熱致變色智能窗，該工作中制備的柔性水凝膠智能窗表現(xiàn)出超高的透光率和太陽光調(diào)制率姿勢。此研究在新一代理想智能窗的節(jié)能方面具有巨大的應(yīng)用潛力相互融合。該研究成果，以“3D printed hydrogel for soft thermo-responsive smart window"為題發(fā)表在International Journal of  Extreme Manufacturing上綠色化。