超分子化學與智能材料團隊胡曉玉/王樂勇在冷/暖色調可轉換的溫致變色超分子智能窗材料研究取得初步進展
南京大學介觀化學教育部重點實驗室超分子化學與智能材料團隊胡曉玉/王樂勇課題小組與校友南京航空航天大學材料科學與技術學院沈應中教授合作，基于水溶液中柱[6]芳烴與二茂鐵的主-客體作用，設計開發(fā)了新型的冷/暖色調可轉換的溫致變色智能窗材料，進一步發(fā)展功能正交組裝策略，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.接受發(fā)表。南京航空航天大學博士研究生王賽為該論文第一作者，南京大學碩士研究生徐祖強在實驗中做出重要貢獻，胡曉玉、沈應中、王樂勇為論文共同通訊作者。
智能窗能夠給人們提供舒適的室內(nèi)環(huán)境，使人們享受優(yōu)質生活。在智能窗的制備過程中，功能材料起著至關重要的作用。傳統(tǒng)的智能窗材料往往局限于單功能化，僅能用于調節(jié)太陽輻射能量的進入，但對冷/暖色調的調控研究卻很少涉及。鑒于不同色調能夠對人們的情緒產(chǎn)生很大的影響，因此，開發(fā)一類較為理想的冷/暖色調可轉換的溫致變色智能窗材料，既能保留傳統(tǒng)材料對太陽輻射能的調控功能又能改善人們的情緒，具有非常重要的潛在應用和開發(fā)前景。
胡曉玉/王樂勇課題組在該研究中，提出一種不同功能的正交一體化策略，將乙二醇修飾的柱[6]芳烴（EGP6）的熱響應性與氧化還原誘導的二茂鐵/二茂鐵鎓離子基團之間暖色與冷色之間可逆轉換的性質正交一體化于一個體系中，成功制備了冷/暖色調可轉換的溫致變色材料?；?b>EGP6與二茂鐵的主-客體作用，他們將二茂鐵側鏈修飾的聚丙烯酰胺聚合物凝膠（Fc-gel）浸泡在EGP6水溶液中，得到了顯著溶脹且高度透明的水凝膠（Fc-gel?EGP6）。該水凝膠中，因二茂鐵基團在氧化還原刺激下能夠在橘色和綠色之間可逆轉換，使其具有冷/暖色調轉換的性能，因此，由該水凝膠制備的智能窗具有改善人們情緒的功能。更重要的是，這種透明的Fc-gel?EGP6水凝膠不管是在暖色調還是在冷色調下都繼承了EGP6優(yōu)異的溫度響應性能，使其成為一種優(yōu)良的溫致變色材料，可以調節(jié)太陽輻射能量的進入，營造更加舒適的室內(nèi)環(huán)境。這種冷/暖色調可轉換的溫致變色智能窗材料成功地為不同性質的正交一體化策略提供了應用實例，同時該策略也為新型功能化材料的開發(fā)提供了新的思路。
該項目得到科技部重大研究計劃、國家自然科學基金、和德國洪堡基金的資助；感謝德國杜伊斯堡-埃森大學Jochen Niemeyer博士、南京大學地球科學與工程學院陸現(xiàn)彩教授、化學化工學院林晨副教授和強琚莉副教授對文章的深入討論。
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