近日，中山大學材料科學與工程學院教授付俊團隊和福州大學副教授江獻財團隊合作開發了一種能夠滿足不同氣候條件需要的熱致變色水凝膠智能窗戶，通過連續調節水凝膠的相轉變溫度，實現了不同緯度地區、不同季節的室內溫度調節。相關研究發表于《先進材料》。

在最新研究中，研究人員通過引入親水性單體N, N二甲基丙烯酰胺（DMAA），與聚N-異丙基丙烯酰胺（PNIPAM）共聚，在32.5℃-43.5℃范圍內實現了對LCST（低臨界共溶溫度，約32.5℃）的連續調控。當溫度低于其LCST時，P（NIPAM-DMAA）共聚物水凝膠透明度極高，全波段的光透過率大于91.30%，在LCST以上溫度則不透明。

利用一系列P（PNIPAM-DMAA）水凝膠制作智能窗戶，實現了環境溫度響應的陽光調節：當環境溫度高于LCST時，智能窗戶變得不透明，在全波段范圍內阻隔太陽光照射，有效地減弱了可見光和紅外熱輻射，避免室內溫度過高，調節能力可達88.84%，實現了調節能力的突破。

研究團隊通過多個城市、不同季節的室內模擬測試，證實了該智能窗戶具有室內溫度調節能力和建筑節能效果。

該研究選取北京、大連、西安、上海、福州和廣州作為代表性的試點城市，跨越北緯23°N 到40°N，從2021年12月到2022年8月，進行了為期九個月的室內模擬測試。在北方，模擬冬季供暖條件，利用智能窗戶的熱致變色效應，有效地降低了室內熱量的輻射逃逸，表現出優異的建筑節能效果（4.04-4.30 kJ m-3）。在春季，廣州的智能窗戶可將室內溫度降低4.0℃左右，并節能5.14 kJ m-3。在夏季，隨著氣溫進一步升高，智能窗戶在所有城市均展現優異的溫度調節能力（最高可達7.3℃），其建筑節能效率可達9.51 kJ m-3。

大多數智能窗戶在工作狀態下都是不透明狀態，損失了可視化功能。研究人員提出一種平衡可視功能和太陽光調節能力的新策略，借助3D打印技術構筑了網格狀或圖案化智能窗戶，實現了具有可視功能和太陽光調節能力的水凝膠智能窗戶。該策略可應用于開發具有文化特色的智能窗戶，將窗花、中國結和文創作品等文化元素與智能窗戶集成，具有廣泛的應用前景。

該“全氣候型”智能窗戶大大地拓展了應用范圍，提升了智能窗戶應用于建筑節能的能力，為開發新一代智能窗戶提供了新的思路，對于低碳經濟發展具有重要的意義。