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化學家可以通過在納米尺度上操縱它來使“智能玻璃”變得更聰明
2019年06月05日    閱讀量:10898    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

“智能玻璃”是一種在汽車,建筑物和飛機的新窗戶中發現的節能產品,在開關翻轉時在透明和有色之間緩慢變化。


“慢慢地”是一個有效的詞; 典型的智能玻璃需要幾分鐘才能達到其黑暗狀態,并且在明暗之間的許多循環往往會隨著時間的推移降低著色質量。科羅拉多州立大學的化學家們通過更好地了解玻璃在納米尺度下的工作原理,設計出了智能玻璃的速度和耐用性的潛在重大改進中國建材網cnprofit.com


他們在6月3日發表在“美國國家科學院院刊”上的新研究中為智能玻璃提供了另一種納米級設計  。該項目最初是作為研究生和第一作者R. Colby Evans的資助寫作練習,他的想法 - 以及對變色材料化學的熱情 - 變成了涉及兩種類型的顯微鏡并招募了幾位合作者的實驗。埃文斯是該論文的資深作者,化學系助理教授賈斯汀桑布爾的建議。


Evans及其同事研究的智能玻璃是“電致變色的”,它通過使用電壓驅動鋰離子進出一種叫做氧化鎢的薄薄透明薄膜。“你可以把它想象成一個你可以看到的電池,”埃文斯說。典型的氧化鎢智能玻璃面板需要7-12分鐘才能在透明和著色之間轉換。


研究人員專門研究了電致變色氧化鎢納米粒子,它比人類頭發的寬度小100倍。他們的實驗表明,單個納米粒子本身的色調比相同納米粒子的膜快四倍。這是因為納米粒子之間的界面會捕獲鋰離子,從而減緩著色行為。隨著時間的推移,這些離子阱也會降低材料的性能。


為了支持他們的主張,研究人員使用明場透射顯微鏡觀察了氧化鎢納米粒子如何吸收和散射光。制作樣品“智能玻璃”,他們改變了他們在樣品中放置的納米顆粒材料的數量,并觀察著隨著越來越多的納米顆粒相互接觸,著色行為如何變化。然后,他們使用掃描電子顯微鏡獲得納米粒子的長度,寬度和間距的更高分辨率圖像,因此他們可以分辨出有多少粒子聚集在一起,以及有多少粒子被分散開來。


基于他們的實驗結果,作者提出通過制造具有最佳間隔顆粒的納米粒子材料可以改善智能玻璃的性能,以避免離子俘獲界面。


他們的成像技術提供了一種關聯納米粒子結構和電致變色性質的新方法; 智能窗口性能的改進只是可能導致的一種應用。他們的方法還可以指導電池,燃料電池,電容器和傳感器的應用研究。


“由于Colby的工作,我們開發了一種研究納米粒子中化學反應的新方法,我希望我們將利用這一新工具研究各種重要能源技術的基本過程,”Sambur說。


標簽:行業資訊今日頭條技術中心成品材料玻璃
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