發(fā)布時間：2020-11-01 18:04

　　 隨著人類社會的高速發(fā)展,能源消耗提高,CO_2排放量上升,全球氣候惡化。2017年全世界用于供暖、通風(fēng)和制冷的一次能源消耗占比高達(dá)43%,建筑能耗問題已不容忽視。智能窗能夠根據(jù)外界環(huán)境變化改變太陽光透過率,從而減少夏季制冷和冬季采暖能耗,有利于建筑節(jié)能。聚N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAM)是一種溫敏性水凝膠,存在一個接近于室溫的低臨界相轉(zhuǎn)變溫度(LCST),在LCST附近透過率會發(fā)生突變,且其相變前后不需要消耗額外的能量,制備成本低,是一種理想的智能窗用材料。然而,基于PNIPAM的智能窗在應(yīng)用上仍面臨一些問題:響應(yīng)速率慢、低溫性能及循環(huán)特性評價欠缺、相變機(jī)理不成熟等。針對上述問題,本論文開展了以下研究:在不同交聯(lián)劑用量條件下,采用無皂乳液聚合法制備了一系列不同的PNIPAM微凝膠,并將其應(yīng)用于智能窗,制備的微凝膠型智能窗在5 s內(nèi)即完成肉眼可見的明顯變色,極大提高了響應(yīng)速率;PNIPAM微凝膠相變前后無體積收縮現(xiàn)象發(fā)生,解決了普通PNIPAM凝膠的體積變化問題。分析了交聯(lián)劑用量對微凝膠粒徑、LCST、光學(xué)性能等的影響規(guī)律:交聯(lián)劑用量增大,微凝膠粒徑減小,LCST增加,相變前可見光透射比下降。制備了一系列不同厚度、不同PNIPAM含量的微凝膠夾層,測試了其透過率,探究了PNIPAM含量及夾層厚度對智能窗光學(xué)性能的影響。夾層厚度與PNIPAM含量對智能窗太陽光調(diào)制效率的影響趨勢相同:一定范圍內(nèi),夾層厚度或PNIPAM含量增大,太陽光調(diào)制效率增強(qiáng)。歷經(jīng)40次熱循環(huán)后智能窗仍保持良好的太陽光調(diào)制效率;對其進(jìn)行7次低溫冷凍循環(huán),發(fā)現(xiàn)低溫冷凍對微凝膠智能窗的循環(huán)特性和太陽光調(diào)制效率沒有影響,表現(xiàn)出良好的抗凍性。針對當(dāng)前PNIPAM水凝膠相變機(jī)理仍不明確的問題,為了更好開發(fā)利用PNIPAM水凝膠,借助計算機(jī)模擬方法對其溫敏機(jī)理進(jìn)行深入研究。首先,構(gòu)建了單體模型,對分子結(jié)構(gòu)及電荷分布進(jìn)行分析。然后,利用分子動力學(xué)模擬了單體單元在微溶液中相變前后的行為。最后,構(gòu)建了PNIPAM高分子鏈,并模擬了相變前后分子鏈構(gòu)象的轉(zhuǎn)變,較好地解釋了PNIPAM凝膠的相變機(jī)理。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TU58;TQ427.26
【部分圖文】：

能窗簡介能窗是在玻璃上鍍制或往夾層結(jié)構(gòu)填充可響應(yīng)外界刺激的功能材性細(xì)調(diào)太陽光譜而達(dá)到節(jié)能目的的一類新型節(jié)能窗，根據(jù)功能材方式不同可以分為電致變色智能窗[5]、氣致變色智能窗[6]、光致熱致變色智能窗[8-13]。電致變色智能窗致變色智能窗是利用電致變色材料在充、放電狀態(tài)下光學(xué)性能會的特性而制成的節(jié)能窗，通常由玻璃基底和功能性夾層構(gòu)成，如璃基底上覆蓋了透明導(dǎo)電膜，其上固定有一個或多個陰極電活性層電致變色層和一層電解質(zhì)層、然后是離子儲存層和互補(bǔ)陽極電另一個覆蓋有透明導(dǎo)電薄膜的玻璃基底。當(dāng)前對電致變色智能窗新型透明導(dǎo)電層（TC 層）的研制、現(xiàn)有電致變色材料摻雜改性及電解質(zhì)的開發(fā)上。

典型 WO3型氣致變色智能窗在著色和漂白狀態(tài)的透變色智能窗的變色機(jī)理目前尚不完全明確，當(dāng)應(yīng)式可歸納如下[22]：WO3+2H2→WO3+4H→H2WO3+2H→WO2+H2O2WO2+O2→2WO3

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文圖 1-2 典型 WO3型氣致變色智能窗在著色和漂白狀態(tài)的透光率[2類氣致變色智能窗的變色機(jī)理目前尚不完全明確，當(dāng)前解，反應(yīng)式可歸納如下[22]：WO3+2H2→WO3+4H→H2WO3+2H→WO2+H2O2WO2+O2→2WO3
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本文編號：2865897