智能玻璃是一種通過開關(guān)調(diào)節(jié)可以在透明和有色之間緩慢變化的節(jié)能產(chǎn)品，近年來愈受汽車、建筑物和飛機(jī)等領(lǐng)域的歡迎。然而，典型的智能玻璃需要7-12分鐘才能在透明和著色之間轉(zhuǎn)換，且隨著明暗之間的多次循環(huán)，玻璃的著色質(zhì)量也會逐漸降低。
日前，科羅拉多州立大學(xué)的化學(xué)家們提出一種納米級電極結(jié)構(gòu)，可以有效改善氧化鎢電致變色智能玻璃的耐用性以及光學(xué)變色速率。相關(guān)研究成果6月3日發(fā)布在美國國家科學(xué)院院刊上。
納米材料具有提高電致變色智能窗效率，速度和耐用性的巨大潛力。納米三氧化鎢是一種具有催化、隱形、電致變色、氣致變色、光致變色、氣敏、超導(dǎo)等諸多特性的多功能半導(dǎo)體功能材料，在新興智能玻璃領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。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(fā)的寬度小100倍。
研究人員使用單納米粒子級電光成像來測量電致變色氧化鎢納米棒中的結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系，并量化了粒子 -粒子相互作用對著色動力學(xué)和可逆性的影響。實(shí)驗(yàn)表明，單個(gè)納米粒子本身的色調(diào)比相同納米粒子制成的薄膜快4倍，循環(huán)次數(shù)可逆20倍，這是因?yàn)榧{米粒子之間的界面會捕獲鋰離子，從而減緩過程。隨著時(shí)間的推移，這些離子阱也會降低材料的性能。
基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果，研究人員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。
研究人員表示，他們開發(fā)了一種研究納米粒子結(jié)構(gòu)和電致變色性質(zhì)的新方法，不僅可以改進(jìn)智能窗戶的性能，還可以應(yīng)用于對電池、燃料電池、傳感器等重要能源技術(shù)的研究。
