哈工大《Nature》子刊：新型薄膜，為熱致變色節能窗提供新思路！

近日，哈工大能源科學與工程學院高繼慧教授團隊在窗體節能及光熱管理領域取得重要進展。團隊開發出一種基于水合離子聚合物的熱致變色薄膜，成功實現了無色態與著色態間的無霧度可逆轉變，為新一代節能窗體設計及光熱管理提供了新思路。研究成果以《用于建筑熱致變色節能窗的水合離子聚合物》（Hydrated ionic polymer for thermochromic smart windows in buildings）為題發表在《自然通訊》（Nature Communications）上。

論文鏈接：

doi.org/10.1038/s41467-025-61776-0

水合離子聚合物薄膜的水合-脫水變色機理及熱致變色調光性能

熱致變色節能窗能夠根據環境溫度變化對太陽輻射進行自適應調節，無需復雜控制與維護，是其走向實際應用的關鍵。熱致變色材料的難點是兼顧透光率、調光能力和轉變溫度，在其工作溫區始終保持視野清晰，無視覺畸變。為此，團隊提出的水合離子聚合物體系，可通過溫度驅動在水合－脫水過程中誘導Ni2+配位構型在八面體與四面體之間的可逆轉變，從而實現吸光行為的顯著調控。該材料在冷態下可見光透過率高達87.7%，太陽能調節率可達30.5%，轉變溫度可在25-42°C范圍內靈活調節，適宜不同地區環境溫度驅動。

水合離子聚合物薄膜的結構特征及配位重構機制

團隊結合原位變溫譜學、電子磁性表征等手段，系統揭示了水合離子聚合物材料中Ni2+配位構型動態重構的光譜響應機制，進一步通過控制膜厚和環境濕度，實現了分鐘級著色與褪色的快速響應特性，并構建了基于Clausius-Clapeyron方程的轉變溫度預測模型，為不同氣候區域的應用提供了理論支持。

戶外實測表明，本文提出的熱致變色節能窗在自然光輻照下可降低室溫近10°C，隔熱效果顯著。控溫腔能耗測試表明，相較于普通中空玻璃窗，其節能效率超過30%。該材料已通過了200次循環穩定性測試、120天高濕老化及紫外加速老化驗證。EnergyPlus能耗模擬顯示，其在全球范圍內應用，平均節能效率達到11.4%，與Low-E玻璃配合應用后可進一步提升至17.7%，展現出廣泛的氣候適應性和建筑應用潛力。

水合離子聚合物熱致變色節能窗的戶外性能評估和老化測試

哈工大為論文唯一通訊單位，能源科學與工程學院博士研究生王懷遠為論文第一作者，高繼慧教授為唯一通訊作者。該研究得到國家自然科學基金和中央高校基本科研業務費專項資金項目支持。

來源：哈爾濱工業大學。

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