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超分子化学与智能材料团队胡晓玉/王乐勇在冷/暖色调可转换的温致变色超分子智能窗材料研究取得初步进展

科学研究

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超分子化学与智能材料团队胡晓玉/王乐勇在冷/暖色调可转换的温致变色超分子智能窗材料研究取得初步进展

分类:
科研进展
作者:
来源:
2018/03/20 01:47
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【摘要】:
南京大学介观化学教育部重点实验室超分子化学与智能材料团队胡晓玉/王乐勇课题小组与校友南京航空航天大学材料科学与技术学院沈应中教授合作,基于水溶液中柱[6]芳烃与二茂铁的主-客体作用,设计开发了新型的冷/暖色调可转换的温致变色智能窗材料,进一步发展功能正交组装策略,其成果“Warm/cool-toneswitchablethermochromicmaterialforsmartwindowsbyor
  南京大学介观化学教育部重点实验室超分子化学与智能材料团队胡晓玉/王乐勇课题小组与校友南京航空航天大学材料科学与技术学院沈应中教授合作,基于水溶液中柱[6]芳烃与二茂铁的主-客体作用,设计开发了新型的冷/暖色调可转换的温致变色智能窗材料,进一步发展功能正交组装策略,其成果“Warm/cool-tone switchable thermochromic material for smart windows by orthogonally integrating properties of pillar[6]arene and ferrocene”于2018年3月15日在Nat.Commun.接受发表。南京航空航天大学博士研究生王赛为该论文第一作者,南京大学硕士研究生徐祖强在实验中做出重要贡献,胡晓玉、沈应中、王乐勇为论文共同通讯作者。
  智能窗能够给人们提供舒适的室内环境,使人们享受优质生活。在智能窗的制备过程中,功能材料起着至关重要的作用。传统的智能窗材料往往局限于单功能化,仅能用于调节太阳辐射能量的进入,但对冷/暖色调的调控研究却很少涉及。鉴于不同色调能够对人们的情绪产生很大的影响,因此,开发一类较为理想的冷/暖色调可转换的温致变色智能窗材料,既能保留传统材料对太阳辐射能的调控功能又能改善人们的情绪,具有非常重要的潜在应用和开发前景。
  胡晓玉/王乐勇课题组在该研究中,提出一种不同功能的正交一体化策略,将乙二醇修饰的柱[6]芳烃(EGP6)的热响应性与氧化还原诱导的二茂铁/二茂铁鎓离子基团之间暖色与冷色之间可逆转换的性质正交一体化于一个体系中,成功制备了冷/暖色调可转换的温致变色材料。基于EGP6与二茂铁的主-客体作用,他们将二茂铁侧链修饰的聚丙烯酰胺聚合物凝胶(Fc-gel)浸泡在EGP6水溶液中,得到了显著溶胀且高度透明的水凝胶(Fc-gel∙EGP6)。该水凝胶中,因二茂铁基团在氧化还原刺激下能够在橘色和绿色之间可逆转换,使其具有冷/暖色调转换的性能,因此,由该水凝胶制备的智能窗具有改善人们情绪的功能。更重要的是,这种透明的Fc-gel∙EGP6水凝胶不管是在暖色调还是在冷色调下都继承了EGP6优异的温度响应性能,使其成为一种优良的温致变色材料,可以调节太阳辐射能量的进入,营造更加舒适的室内环境。这种冷/暖色调可转换的温致变色智能窗材料成功地为不同性质的正交一体化策略提供了应用实例,同时该策略也为新型功能化材料的开发提供了新的思路。
  该项目得到科技部重大研究计划、国家自然科学基金、和德国洪堡基金的资助;感谢德国杜伊斯堡-埃森大学Jochen Niemeyer博士、南京大学地球科学与工程学院陆现彩教授、化学化工学院林晨副教授和强琚莉副教授对文章的深入讨论。
 
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