Thermo-Responsive Poly(N-isopropylacrylamide)/Hydroxypropylmethyl Cellulose Hydrogel with High Luminous Transmittance and Solar Modulation for Smart Windows

材料科学 热致变色 透射率 热稳定性 玻璃 羟丙基纤维素 聚(N-异丙基丙烯酰胺) 光电子学 复合材料 化学工程 聚合物 共聚物 工程类 有机化学 化学
作者
Kai Wang,Guoqi Chen,Sen Weng,Linxi Hou,Dezhan Ye,Xiancai Jiang
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:15 (3): 4385-4397 被引量:71
标识
DOI:10.1021/acsami.2c15367
摘要

Thermochromic smart windows are considered to be promising energy-saving devices for reducing energy consumption in buildings. The ideal materials for thermochromic smart windows should have high transmittance, high solar modulation, low phase-transition temperature, and excellent high-temperature thermal stability, which are difficult to achieve simultaneously. This work reports a simple one-step low-temperature polymerization method to prepare a thermo-responsive poly(N-isopropylacrylamide)/hydroxypropylmethyl cellulose (PNIPAM/HPMC) hydrogel achieving the above performances simultaneously. The low-temperature polymerization environment endowed the hydrogel with a high luminous transmittance (Tlum) of 90.82%. HPMC as a functional material effectively enhanced the mechanical properties and thermal stability of the hydrogel. Meanwhile, the PNIPAM/HPMC hydrogel showed a low phase-transition temperature (∼32 °C) and high solar modulation (ΔTsol = 81.52%), which proved that it is an ideal material for thermochromic smart windows. Moreover, a PNIPAM/HPMC smart window exhibited high light transmittance (T380-760 = 86.27%), excellent light modulation (ΔT365 = 74.27%, ΔT380-760 = 86.17%, and ΔT940 = 63.93%), good indoor temperature regulation ability and stability, which indicated that it was an attractive candidate for application in reducing energy consumption in buildings. This work also provides an option and direction for modifying PNIPAM-based thermochromic smart windows.
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