华中科技大学武汉光电国家研究中心，武汉 430070
动态调光玻璃可根据气候变更选择性地调控目标光谱波段的光通量，从而具备良好的光热管理能力，因此在建筑行业的节能转型中备受重视。其中，能够对可见光、近红外、长波红外等多波段进行独立调控的动态调光玻璃因高效的光谱利用率，更有利于发挥节能优势。本文围绕多波段调控节能玻璃，简要介绍了光谱调控对玻璃节能的作用，详细概述了现阶段实现多波段调控的主要手段，并基于研究现状提出产业化进程中面临的诸多挑战。同时结合近期报道的前沿技术，展望其未来发展趋势。
建筑能耗 节能玻璃 多波段调控 电致变色 热致变色 building energy consumption energy-efficient glazing multi-band modulation electrochromism thermochromism
北京服装学院 材料设计与工程学院, 智能可穿戴与特种功能纺织品研究院, 服装材料研究开发与评价北京市重点实验室, 北京 100029
石墨烯因其优异的导电性、优越的柔韧性和环境稳定性, 在可穿戴电子纺织品领域发挥了重要作用。本工作通过丝网印刷技术分别将自制的石墨烯浆料和复合热致变色油墨印在聚酯织物的正反面, 构筑了一种石墨烯基绿-黄可逆电热致变色织物。采用SEM、XRD以及FTIR等分析了织物的结构性质和变色原理, 采用红外热成像仪及全色差色度仪研究了织物的热学以及变色性能。结果表明：石墨烯电热致变色织物厚度约为250 μm, 在12 V电压下逐渐加热超过45 ℃, 焦耳热主要通过热传导至变色层, 结晶紫内酯的闭开环实现绿-黄可逆变色, 其变色响应时间约为15 s, 褪色响应时间约为27 s。石墨烯电热致变色织物经历30°~180°的弯曲角度后, 电压-电流曲线保持稳定。经200次加热/冷却循环后, 性能未发生明显衰退。本研究成功制备了颜色在绿-黄之间变化、响应迅速、循环性能良好的可逆电热致变色织物：石墨烯膜‖聚酯织物‖热致变色膜, 在**伪装和可穿戴显示领域有一定的应用前景。
电热致变色织物 石墨烯 热致变色微胶囊 可穿戴显示 electro-thermochromic fabric graphene thermochromic microcapsules wearable display
随着人们对智能光伏玻璃、智能温度传感器等智能光电器件的需求增加,卤化物钙钛矿热致变色材料逐渐走进大众视野,由于钙钛矿材料的颜色可随温度发生快速响应,且该循环可逆,其在智能变色半导体器件中的应用相关研究已获得了广泛的关注。本文从钙钛矿单晶材料出发,首先介绍了钙钛矿及类钙钛矿单晶材料的几种常用液相制备方法。随后分别重点介绍了三维卤化物钙钛矿、低维类钙钛矿等几类单晶材料的热致变色现象,包括不同类型的材料因结构不同,而表现出两种不同的热变色机理: 以低维类钙钛矿材料为代表的结构相变和以双钙钛矿材料为代表的晶格膨胀。对比了不同单晶材料热致变色性能的优劣,如是否具有可逆性等,同时介绍了其在多功能应用领域的发展潜力。最后对钙钛矿热致变色材料目前面临的挑战和未来的发展进行了展望。
卤化物钙钛矿 类钙钛矿 单晶材料 低维材料 热致变色 结构相变 晶格膨胀 halide perovskite perovskite-like single crystal material low dimensional material thermochromism structural phase transition lattice expansion
昆明理工大学 材料科学与工程学院, 云南 昆明650093
无机稀土发光材料在照明、显示、激光和生物医学等领域有着极其广泛的应用。对荧光性能的调控有利于拓展其在温度传感、防伪识别、光开关、光存储等领域的应用。传统的荧光调控方式包括设计核壳结构、改变材料成分控制晶体场、改变稀土离子的掺杂类型或浓度从而控制能量传递等。然而, 这些调控方式难以实现荧光性能的可逆调控, 限制了其实际应用。对比传统的调控方式, 材料在电场、热场或光场等外场刺激下可产生变色效应, 通过变色效应可以实现对其荧光性能的可逆调控从而扩展其应用。本文主要综述了在电场、热场和光场刺激下, 无机稀土发光材料的变色效应对其荧光性能的可逆调控及应用。
无机稀土发光材料 荧光调控 电致变色 热致变色 光致变色 inorganic rare-earth luminescent materials fluorescence modulation electrochromic thermochromic photochromic
1 1.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室, 上海 200050
2 2.中国科学院大学, 北京 100049
3 3.上海大学 材料科学与工程学院, 上海 200444
二氧化钒(VO2)作为一种过渡金属氧化物, 能够响应外界温度变化并发生半导体-金属相变, 相变过程中伴随着红外波段透过率的大幅度改变, 在智能窗领域受到广泛关注。近年来, 关于VO2制备方式、相变机理以及改善调光能力等方面的研究颇为丰富。然而, 在实际应用中仍面临技术瓶颈和挑战, 如本征相变温度较高、可见光透过率较低、太阳能调节效率不足、耐候稳定性较差、颜色舒适度较低(呈现棕黄色)等。目前, 关于VO2本身性能改善的研究已有很多, 提升其性能的通用手段如元素掺杂、多层膜结构设计、微结构设计等已被广泛采用。本文总结了VO2通用性能的提升策略, 着重介绍了VO2基智能窗在实际应用中服役性能、低温柔性制备以及颜色调控等方面的最新研究进展, 同时从皮肤舒适性和环境友好性等方面分析和展望了未来的发展。
中国科学院西安光学精密机械研究所， 西安710119
为解决VO2热致变色薄膜可见光透射率低、耐候性差以及热分解法制备VO2纳米颗粒易团聚等问题，提出了一种基于VO2@SiO2核壳纳米粒子的热致变色薄膜。首先利用VO（OH）2表面负电荷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷中氨基正电荷间的静电相互作用，在前驱体VO（OH）2表面进行SiO2包覆得到VO（OH）2@SiO2核壳纳米粒子，然后在Ar气氛下对其进行高温热处理得到VO2@SiO2核壳纳米粒子，将其分散至树脂中并涂覆在玻璃基材上得到热致变色薄膜，并对热致变色薄膜的热致变色性能及核壳粒子的耐候性进行了研究。从透射电镜照片可以看出SiO2壳层可以阻止前驱体VO（OH）2在热分解过程中的团聚长大，对光学性能的研究表明低折射率的SiO2和空气能够提高热致变色薄膜的光学性能，并且当VO（OH）2@SiO2纳米粒子的质量分数为10wt%时复合薄膜的光学性能最佳。SiO2壳层对VO2的保护作用可以有效提高其抗氧化性，并且可以提升纳米颗粒在酸性环境下的耐腐蚀性，延长热致变色薄膜的使用寿命。
光学薄膜 二氧化钒 二氧化硅 核壳结构 热致变色 Optical film VO2 SiO2 Core-shell Thermochromic
1 武汉理工大学,硅酸盐建筑材料国家重点实验室，武汉 430070
2 江苏秀强玻璃工艺股份有限公司，宿迁 223800
采用磁控溅射方法在单银Low-E玻璃基底上制备了ASV(Low-E膜系/SiO2/VO2)以及ASVS(Low-E膜系/SiO2/VO2/SiO2)复合膜系，得到可热致变色的近红外隔绝膜系。通过UV-NIR分光光度计、XPS、XRD、SEM，研究了VO2厚度以及SiO2增透层对膜系的透过、隔热性能的影响。结果表明，在20~90 ℃范围内，ASV膜系的红外平均透过率Tnir随温度升高降低，随着VO2厚度的增加，Tnir下降，选择系数Q先上升后下降。VO2厚度为50 nm时，90 ℃近红外隔绝性能增幅ΔTnir为18.56%，Q达到96.59%。相较ASV膜系，ASVS膜系的可见光透过率提升16.88%，90 ℃的Tnir不变。Q达到102.4%，性能优于ASV膜系。
Low-E玻璃 热致变色 Low-E glass VO2 VO2 thermochromism
1 太原科技大学材料科学与工程学院, 山西 太原 030024
2 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710000
分别采用VO2单独烧成工艺以及VO2与SiO2共烧成工艺制备了SiO2/VO2热致变色涂层,研究了涂层的微观结构、热致变色性能和光学性能。研究结果表明:SiO2/VO2涂层的微观结构、热致变色性能和光学性能强烈地依赖于沉积工艺;其微观结构随SiO2胶体的不同而略有不同,但热致变色性能和光学性能无显著差异;在热致变色性能无明显损失的情况下,采用VO2单独烧成工艺制备的SiO2/VO2涂层的可见光透射性能得到了显著提升;双层膜样品具有良好的综合性能,其近红外光调控率为39.6%,太阳能转换效率为8.4%,25 ℃下可见光积分透射率与太阳能积分透射率分别为68.4%、72.0%。
薄膜 热致变色 VO2 SiO2 溶胶凝胶 智能窗
南京航空航天大学材料科学与技术学院, 江苏南京 211106
用溶液法合成了 3种不同结构的水杨醛类席夫碱填料, 并分别与 2种粘合剂丙烯酸( AAS)和环氧树脂(EP)通过喷涂法制备出 6种涂层; 为了研究粘合剂 AAS和 EP对水杨醛类席夫碱涂层的发射率和热致变色性能的影响, 我们通过红外光谱仪和紫外 -可见光谱仪表征水杨醛类席夫碱填料微观结构; TG-DSC表征填料稳定性; 并分别测量了 20～240℃范围内填料和涂层的热致变色情况以及在 3～5 .m和 8～14 .m波段的红外发射率。结果表明, 两种粘合剂的加入对热致变色几乎没有影响。 EP与填料形成的涂层更接近填料的发射率。综合考虑发射率和热致变色两个因素, EP更适合作为粘合剂与水杨醛席夫碱类填料形成热致变色涂层。
水杨醛类席夫碱 粘合剂 涂层 红外发射率 热致变色 salicylaldehyde Schiff base adhesives coating infrared emissivity thermochromism
1 上海理工大学，上海200093
2 上海市现代光学系统重点实验室，上海200093
3 上海电力学院，上海200090
在掺氟的SnO2(FTO)导电玻璃衬底上采用直流磁控溅射的方法室温沉积纯钒金属薄膜，再在退火炉中经后退火工艺制备VO2/FTO复合热致变色薄膜，并对复合薄膜的结构及其光学特性进行研究.结果表明，导电玻璃上的FTO并没有改变VO2择优取向生长，但明显改变了VO2薄膜的表面形貌特征.与相同工艺条件下在玻璃衬底上制备的VO2薄膜相比，VO2/FTO复合薄膜的相变温度降低约18℃，热滞回线温宽收窄约4℃，相变前后的红外透过率分别约为42%和21%.说明复合薄膜既可明显降低相变温度和热滞宽度，又可增强VO2薄膜的红外调控能力.
复合薄膜 热致变色 光学特性 VO2 VO2 FTO FTO composite films thermochromism optical properties
