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(圖源:科羅拉多州立大學(xué)官網(wǎng))
“智能玻璃”是一種節(jié)能產(chǎn)品,在汽車、建筑和飛機(jī)窗戶上都能找到它的身影。但是,智能玻璃通常需要幾分鐘才能達(dá)到暗沉狀態(tài),而且長時(shí)間在明暗之間反復(fù)循環(huán),也會(huì)降低著色質(zhì)量。據(jù)外媒報(bào)道,科羅拉多州立大學(xué)(Colorado State University)的化學(xué)家們,通過更好地了解智能玻璃在納米尺度下的工作原理,提出納米級(jí)智能玻璃設(shè)計(jì)方法,或?qū)⑻岣咧悄懿AУ淖兩俣群湍陀眯浴?/p>
該校研究生Colby Evans和化學(xué)系助理教授Justin Sambur等人,研究的是“電變色”智能玻璃,其工作原理是利用電壓驅(qū)動(dòng)鋰離子,進(jìn)出氧化鎢透明薄膜。Evans說:“你可以把它想象成一個(gè)可透過電池。”典型的氧化鎢智能玻璃板,從透明到完成變色,需要7-12分鐘。
研究人員要點(diǎn)研究電致變色氧化鎢納米顆粒,它的寬度比人類的頭發(fā)小100倍。實(shí)驗(yàn)顯示,單個(gè)納米粒子的著色速度,比相同粒子構(gòu)成的薄膜快四倍。這是因?yàn)?,薄膜中納米顆粒之間的界面會(huì)捕獲鋰離子,減緩著色行為。隨著時(shí)間的推移,材料的性能也會(huì)下降。
為了證明他們的觀點(diǎn),研究人員使用亮場(chǎng)透射顯微鏡,觀察氧化鎢納米顆粒如何吸收和散射光。在制作“智能玻璃”樣品時(shí),他們不斷改變樣品中納米顆粒材料的數(shù)量,隨著納米顆粒的增加,觀察它們之間的相互接觸,以及著色行為的變化。然后,他們使用掃描電子顯微鏡測(cè)取納米顆粒的高分辨率圖像,涵蓋長度、寬度和間距,從而得知有多少顆粒聚集在一起,又有多少分散開來等等。
在實(shí)驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上,研究人員提出,如果制造以納米顆粒為基礎(chǔ)的材料,并使粒子保持更佳間距,避免離子被捕獲,有可能提高智能玻璃的性能。這種方法也可用于指導(dǎo)電池、燃料電池、電容器和傳感器的應(yīng)用研究。
2024-10-22
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2024-10-16
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