负责人:张垠

所在学院：物理学院

一、项目简介

（一）项目背景

随着全球能源危机和人们保护环境的意思加强，人们对窗户的功能性要求越来越高，因为窗户有高透光率和视觉美化的要求，成为现代建筑物节能指标的一个难题。随窗户的发展，人们也开始重视窗户调光功能，如采用液晶实现电调光的智能玻璃已经在建筑或装修市场出现。目前的热致变色、光致变色智能窗户，由于它们的制造工艺复杂，制造成本大大增加，反应时间慢等缺点阻止它们在建筑节能市场上的使用。目前有关智能窗的研究及开发主要集中在电、热、力响应型智能窗。电、热响应智能车窗作为研究较为广泛的两种类型，已成功地应用于许多领域。然而热响应型智能窗周期稳定性差、响应时间长、制造和实施复杂等特点限制了其广泛应用。此外，电热响应型智能窗通常需要外部能量来维持状态，从而造成能源的二次消耗。

（二）研究内容

基于此，我们开发了一种一维（1D）Fe₃O₄@ SiO₂纳米链条，该顺磁磁性材料具有极大的各向异性能，在磁场下可实现快速且高灵敏的光学开关响应。当在施加磁场的条件下将纳米链条平行于观察方向排列时，该材料显示出透明的透明状态，而当纳米链条在去除磁场后随机取向时，则显示出良好的屏蔽效果。在0-100Oe的外加磁场下可动态调节光的透射率。另外，通过将链条定向并分散于网状结构的水凝胶或其他溶剂中，可实现上述智能窗的固态化，从而在改善其液相不稳定的同时，使其具有更广泛的工作场景。

图1 基于一维磁性纳米链条的智能窗

本项目提供一种具有快速，高对比度光学开关的新型磁性可调智能光学材料，该材料将一维结构的大形状各向异性和Fe₃O₄的超顺磁特性集于一体。可用非接触磁力实现材料透明度的变化，当在施加磁场的条件下将纳米链条平行于观察方向排列时，该材料显示出透明的透明状态，而当纳米链条在去除磁场后随机取向时，则显示出良好的屏蔽效果。在较小的外加磁场调节下（0-100Oe）可以实现光透射率20-80%的变化。其大调控范围和低触发条件使其在光学开关和传感等其他领域中具有较为广阔的应用前景。产品性能优势。

（三）项目团队

本项目技术提供方为西安交通大学物理学院张垠副教授、杨森教授团队，张垠副教授入选陕西省高校杰出青年人才计划和江苏省双创优秀博士，杨森教授入选国家万人计划“领军人才”。项目团队在磁性纳米材料制备及智能器件的相关领域具有多年的研发经验，已掌握了磁性智能窗关键材料的制备技术和原型器件的封装技术，同时通过光学性能测试实现了智能窗的多功能行，基本上具备项目产业化的能力。

二、市场前景及应用

目前使用的玻璃为保持室内宜居的温度及亮度，超50%的额外能量被用于室内制热、制冷或照明。因此，开发可根据天气条件或用户个人喜好动态调节光学特性的新型智能窗的对于能源战略及全球能源节约有着极为重要的意义。2016年以前智能玻璃的市场产值和产量都仅是缓慢增长，但是预计到2022年其年产值将达到8.99亿美元，是2013年8800万美元的10倍。其中基于光学透明弹性体的力学响应响应材料，是低成本、高能效智能窗户的潜在候选材料。但其老化效应和接触必须性的问题亟待解决。基于一维磁性纳米链条的新型磁响应型智能材料可实现智能窗光学状态的远程调控，并且在较小外加磁场即可实现。开关状态的切换可在磁控下迅速完成，且其具有良好的循环性能。

三、技术成熟度

□概念验证 √原理样机 □工程样机 □中试 □产业化

目前技术成熟度3级，已实现智能窗演示样品的制备，并测试合格、工艺验证可行。

四、合作方式

□联合研发 □技术入股 □转让 □授权（许可）√面议