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  水凝膠智能窗可用于動態(tài)調(diào)節(jié)光透過性，在能源管理方面具有應(yīng)用前景，近年來受到廣泛關(guān)注。目前，水凝膠智能窗一般通過熱、濕度和電等響應(yīng)機(jī)理驅(qū)動透明性變化。然而，熱致變色和濕度引發(fā)變色的水凝膠智能窗一般只能被動地受環(huán)境條件調(diào)控，不便于實現(xiàn)主動調(diào)節(jié)；電致變色水凝膠智能窗可人為控制，但需要較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)組裝和能量輸入。此外，水凝膠作為高含水量的柔性材料，容易受到外界物理損傷，從而影響智能窗的使用壽命。因此，開發(fā)一種可主動、便捷控制且可自修復(fù)的多功能水凝膠智能窗具有重要意義。

  基于此，西南交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院周紹兵教授、謝輝副教授團(tuán)隊設(shè)計了一種基于動態(tài)鹽響應(yīng)聚兩性電解質(zhì)水凝膠(PAH)的新型多功能智能窗。PAH中的離子鍵可以在氯化鈉水溶液（NaCl(aq.)）和水中可逆地解離和重構(gòu)，從而引起透明性的可逆變化，在水中PAH為不透明（白色），而在NaCl(aq.)中展現(xiàn)高透明性，這奠定了鹽調(diào)控水凝膠智能窗的結(jié)構(gòu)和功能基礎(chǔ)。由PAH組裝的智能窗可以通過切換NaCl(aq.)和水以改變透明性，從而調(diào)節(jié)景觀或物品的可見性（如向日葵和自然景色）。由于該過程可根據(jù)需要人為地進(jìn)行調(diào)節(jié)，且無需復(fù)雜的組裝和外界能量輸入，因而是主動便捷的控制方式。同時，離子鍵的動態(tài)性還可賦予PAH自修復(fù)性，可自動修復(fù)外界機(jī)械損傷并且不影響其光透過性調(diào)控能力。

  此外，通過靈活運用PAH的鹽響應(yīng)性，還可將智能窗設(shè)計為信息載體。例如，可通過簡單的表面圖案化處理使PAH攜載特定的圖形或信息，但這僅可視為一次性信息輸入，因為形成的表面圖案可以由NaCl(aq.)或水擦除；進(jìn)一步將PAH預(yù)先組裝為特定信息(如SWJTU1896)，隨后包封于透明的聚乙二醇水凝膠中，以PAH在NaCl(aq.)和水中的透明性變化為核心原理實現(xiàn)了信息顯示的可逆調(diào)節(jié)，該過程可反復(fù)進(jìn)行；還可利用PAH在不同基材表面的粘附性（如塑料、玻璃和金屬）及其透明性變化特性對基材所攜載的信息進(jìn)行可視性調(diào)節(jié)，此過程亦可反復(fù)進(jìn)行。

  總之，本工作利用鹽響應(yīng)性PAH設(shè)計了多功能水凝膠智能窗，為利用更多動態(tài)材料設(shè)計面向未來可持續(xù)化的功能集成智能窗提供了思路。 

圖1. PAH的鹽響應(yīng)性及由此設(shè)計的多功能水凝膠智能窗 

圖3. 利用PAH設(shè)計的具有信息可視化調(diào)節(jié)功能的水凝膠智能窗

  原文鏈接：https://doi.org/10.1039/D2MH00907B