Integrated Multiband Smart Windows From UV to LWIR Based on Molecularly Engineered Thermochromic Hydrogels

材料科学 光电子学 热致变色 氧化铟锡 低发射率 调制(音乐) 丙烯酸酯 电磁屏蔽 红外线的 电致变色 光学 纳米技术 自愈水凝胶 智能材料 热的 发射率 紫外线 聚合物 百叶窗 纳米材料 光热治疗 共单体 波长 氧化锡 红外窗口 窗口(计算) 辐射能
作者
Jiashuo Sun,Yutong Tan,Congyuan Wei,Zhenhui Hu,Rui Zhu,Yu Zhao,Yueyue Guan,Ruifeng Zhang,Hengshan Wei,Ran Tao,Wang Zhang,Jingting Luo,Guofa Cai,Xi Chen,Yi Long,Yongsheng Yang,Jingting Luo,Yujie Ke
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.79343
摘要

ABSTRACT Smart windows offer energy‐saving potential for buildings, while challenges remain in achieving multi‐band design across ultraviolet‐visible‐near infrared‐long wavelength infrared (UV–VIS‐NIR‐LWIR). Here we present a smart window integrating a thermochromic poly (EEEA‐co‐NIPAM) (PEN) hydrogel with an anti‐UV layer and an indium tin oxide layer, enabling dynamic VIS‐NIR solar modulation alongside UV shielding and low LWIR emissivity ( ɛ LWIR ). Combined experimental and theoretical analyses reveal that 2‐(2‐ethoxyethoxy) ethyl acrylate (EEEA) comonomer strengthens the polymer network and forms favorable hydrogen‐bonding interactions with N‐isopropylacrylamide (NIPAM), promoting rapid dehydration‐driven chain collapse above a reduced lower critical solution temperature, and accelerating the optical response during heating. The produced window achieves a solar modulation (Δ Т sol ) of 42.7%, nearly complete UV shielding ( T UV = 0.1%), and low indoor‐facing ɛ LWIR = 0.31, with stable performance after 100‐h UV exposure and 100 thermal cycles. Outdoor tests demonstrate a 7.7°C cooling effect compared with ordinary glass, while EnergyPlus simulations demonstrate up to 62.6% savings in building heating/cooling energy in Singapore, San Francisco, and Brisbane. This work provides an effective multiband strategy for smart windows together with an in‐depth understanding of thermochromic hydrogel, and is expected to inspire future efforts toward spectrally selective, energy‐efficient building glazing.
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