西南交大周绍兵教授、谢辉副教授《Mater. Horiz.》：盐响应动态聚两性电解质水凝胶用于设计新型多功能智能窗

点击上方“蓝字” 一键订阅

水凝胶智能窗可用于动态调节光透过性，在能源管理方面具有应用前景，近年来受到广泛关注。目前，水凝胶智能窗一般通过热、湿度和电等响应机理驱动透明性变化。然而，热致变色和湿度引发变色的水凝胶智能窗一般只能被动地受环境条件调控，不便于实现主动调节；电致变色水凝胶智能窗可人为控制，但需要较为复杂的结构组装和能量输入。此外，水凝胶作为高含水量的柔性材料，容易受到外界物理损伤，从而影响智能窗的使用寿命。因此，开发一种可主动、便捷控制且可自修复的多功能水凝胶智能窗具有重要意义。

基于此，西南交通大学材料科学与工程学院周绍兵教授、谢辉副教授团队设计了一种基于动态盐响应聚两性电解质水凝胶(PAH)的新型多功能智能窗。PAH中的离子键可以在氯化钠水溶液（NaCl(aq.)）和水中可逆地解离和重构，从而引起透明性的可逆变化，在水中PAH为不透明（白色），而在NaCl(aq.)中展现高透明性，这奠定了盐调控水凝胶智能窗的结构和功能基础。由PAH组装的智能窗可以通过切换NaCl(aq.)和水以改变透明性，从而调节景观或物品的可见性（如向日葵和自然景色）。由于该过程可根据需要人为地进行调节，且无需复杂的组装和外界能量输入，因而是主动便捷的控制方式。同时，离子键的动态性还可赋予PAH自修复性，可自动修复外界机械损伤并且不影响其光透过性调控能力。

此外，通过灵活运用PAH的盐响应性，还可将智能窗设计为信息载体。例如，可通过简单的表面图案化处理使PAH携载特定的图形或信息，但这仅可视为一次性信息输入，因为形成的表面图案可以由NaCl(aq.)或水擦除；进一步将PAH预先组装为特定信息(如SWJTU1896)，随后包封于透明的聚乙二醇水凝胶中，以PAH在NaCl(aq.)和水中的透明性变化为核心原理实现了信息显示的可逆调节，该过程可反复进行；还可利用PAH在不同基材表面的粘附性（如塑料、玻璃和金属）及其透明性变化特性对基材所携载的信息进行可视性调节，此过程亦可反复进行。

总之，本工作利用盐响应性PAH设计了多功能水凝胶智能窗，为利用更多动态材料设计面向未来可持续化的功能集成智能窗提供了思路。

图1. PAH的盐响应性及由此设计的多功能水凝胶智能窗

图2. 利用PAH设计的水凝胶智能窗及光透过性调控

图3. 利用PAH设计的具有信息可视化调节功能的水凝胶智能窗

以上研究以“A salt-triggered multifunctional smart window derived from a dynamic polyampholyte hydrogel”为题发表于Materials Horizons (10.1039/D2MH00907B), 第一作者为西南交通大学材料科学与工程学院硕士研究生郭静和博士研究生武珊珊，通讯作者为周绍兵教授和谢辉副教授。该研究得到了国家自然科学基金、四川省科技计划项目和中央高校基本科研业务费科技创新项目的支持。

原文链接：

https://doi.org/10.1039/D2MH00907B

相关进展

高分子科技原创文章。欢迎个人转发和分享，刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：[e-mail]

诚邀投稿

欢迎专家学者提供稿件（论文、项目介绍、新技术、学术交流、单位新闻、参会信息、招聘招生等）至[e-mail]，并请注明详细联系信息。高分子科技®会及时推送，并同时发布在中国聚合物网上。

欢迎加入微信群 为满足高分子产学研各界同仁的要求，陆续开通了包括高分子专家学者群在内的几十个专项交流群，也包括高分子产业技术、企业家、博士、研究生、媒体期刊会展协会等群，全覆盖高分子产业或领域。目前汇聚了国内外高校科研院所及企业研发中心的上万名顶尖的专家学者、技术人员及企业家。

申请入群，请先加审核微信号PolymerChina（或长按下方二维码），并请一定注明：高分子+姓名+单位+职称（或学位）+领域（或行业），否则不予受理，资格经过审核后入相关专业群。

点

这里“阅读原文”，查看更多