哈工大李垚教授团队AFM：新型透明电致变红外发射率器件

光热调制技术能够提高能源利用率、改善室内舒适度、减少化石燃料消耗和碳排放，因此对光热调制技术的需求一直在稳步增长。然而，开发具有可见光-红外独立调制功能的高透明变红外发射率器件（VED）所面临的挑战仍未得到解决。

近日，哈尔滨工业大学李垚教授、张翔副教授等人通过设计和制备处具有优异性能的新型全固态无机VED，取得了创新性的研究成果。该VED 结构为三层 ITO/SiO2/ITO法布里-珀罗腔，在可见光的辐射透过率高达0.79，太阳光辐射透过率为 0.75。通过施加电压改变VED中ITO电导率，进而动态调节VED的红外发射率，调控幅度在2.5~25 μm为0.42，在8~14 μm为0.53。德鲁德自由电子理论和法布里-珀罗腔阐明了VED的调控机理，实验和理论预测之间具有极好的一致性。这一成果不仅确立了红外发射率调制的新策略，而且使可见-红外独立调控的全固态光热调制器的研发成为可能。进一步，该团队构筑了结构为ITO/SiO2/ITO/Glass/ITO/NiO /SiO2/Li/WO3/ITO 的光热调节器，实现了独立调节太阳辐照透过率（ΔT'Sol 为 0.31）和红外发射率（Δε2.5-25μm 为 0.42）的功能。此外，包含该光热调制器的多模式智能窗可提供 "亮"、"暗"、"暖 "和 "冷 "模式，使其适用于不同气候区，为绿色建筑和节能生活提供了有力支持。

该工作以“All-solid-state Transparent Variable Infrared Emissivity Devices for Multi-mode Smart Windows” 为题发表在《Advanced Functional Materials》上。论文的第一单位为哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所，第一作者为博士研究生张虎林。

图1 透明变红外发射率器件及可见-红外独立调控的光热调节器结构和性能图

图2 （A）透明变红外发射率器件的性能图，（B）（C）可见-红外独立调控光热调节器的性能图及能耗模拟

哈工大李垚教授团队主要从事光热调控功能复合材料方面的研究，包括光热调控超构材料（Small 2022, 2202400；Laser Photonics Rev. 2023, 2300476），电致变色器件与材料（Small Methods 2023, 2300850; Materials Horizons, 2023, 10(6): 2191-2203; Chemical Engineering Journal 445 (2022) 136819）、热致变色器件与材料（Laser Photonics Rev. 2023, 2200653; Laser Photonics Rev. 2022, 2200383），柔性电子和储能材料（Polymers 2023, 15, 2640；Chemical Engineering Journal, 2023, 461: 142095; ACS Nano 2023, 17, 2487-2496）。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202307356

转自：“高分子科学前沿”微信公众号

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