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(圖源:科羅拉多州立大學(xué)官網(wǎng))
“智能玻璃”是一種節能產(chǎn)品,在汽車(chē)、建筑和飛機窗戶(hù)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到暗沉狀態(tài),而且長(cháng)時(shí)間在明暗之間反復循環(huán),也會(huì )降低著(zhù)色質(zhì)量。據外媒報道,科羅拉多州立大學(xué)(Colorado State University)的化學(xué)家們,通過(guò)更好地了解智能玻璃在納米尺度下的工作原理,提出納米級智能玻璃設計方法,或將提高智能玻璃的變色速度和耐用性。
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動(dòng)鋰離子,進(jìn)出氧化鎢透明薄膜。Evans說(shuō):“你可以把它想象成一個(gè)可透過(guò)電池!钡湫偷难趸u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(lèi)的頭發(fā)小100倍。實(shí)驗顯示,單個(gè)納米粒子的著(zhù)色速度,比相同粒子構成的薄膜快四倍。這是因為,薄膜中納米顆粒之間的界面會(huì )捕獲鋰離子,減緩著(zhù)色行為。隨著(zhù)時(shí)間的推移,材料的性能也會(huì )下降。
為了證明他們的觀(guān)點(diǎn),研究人員使用亮場(chǎng)透射顯微鏡,觀(guān)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量,隨著(zhù)納米顆粒的增加,觀(guān)察它們之間的相互接觸,以及著(zhù)色行為的變化。然后,他們使用掃描電子顯微鏡測取納米顆粒的高分辨率圖像,涵蓋長(cháng)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(kāi)來(lái)等等。
在實(shí)驗結果基礎上,研究人員提出,如果制造以納米顆粒為基礎的材料,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電池、燃料電池、電容器和傳感器的應用研究。
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